学生实验PPT配套优秀教学设计内容

4.2

实验：探究加速度与力、质量的关系

【学习目标】

1.

通过实验探究加速度与力和质量的定量关系，培养学生动手操作能力．

2.

自主学习、合作探究，学会用控制变量法设计实验。

3.

激情投入、全力以赴，通过实验探究激发学生的求知欲和创新精神。

【自助学习】

1.关于力与加速度、质量的关系：

阅读教材前五段材料，回答右图问题：

①物体质量一定，力不同，

物体加速度有什么不同？

②力大小相同，作用在不同质量物体上，物体加速度有什么不同？

③物体运动状态改变快慢取决哪些因素？定性关系如何？

2.关于控制变量法

在实验过程中，我们为什么用控制变量法来分析F、m、a之间的关系？

3.实验的注意事项

①小车在运动过程中不可避免的会受到摩擦力的作用，如果不消除摩擦力的影响会给我们的实验带来数据处理上的不必要的麻烦。请你根据右图解释一下如何平衡摩擦力？

②实验中测量小车的加速度是根据打点计时器打出来的纸带计算出来的，你还记得打点计时器在使用过程中的注意事项吗？

③如图所示是一条打出来的纸带，请简要说明一下如何计算加速度

0 1 S1

S2 2 S3

3 S4

4 4.本实验需要测量的物理量有几个？哪个量容易测出？哪些量是本实验要解决的主要问题？

5．在本探究实验中，为什么可用两车的位移之比表示加速度之比？【考点突破】

考点一：数据处理 a/(m·s－2)

1.98

4.06

5.95

8.12

F/N

1.00

2.00

3.00

4.00 典型例题：在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，计算出各纸带的加速度后，将测得的反映加速度a和F关系的有关资料记录在表一中。将测得的反映加速度a和质量M关系的有关资料记录在表二中。

表一

a/(m·s2)

－2.04

2.66

3.23

3.98 1.00 1－1/kg

0.50

0. 67

0.80

M表二

(1)根据表中所列数据，分别画出a－F图象和a－1/M图象。

当F一定时，a与M的关系为________。

(3)由a－F图象可知M＝________。

(4)由a－1/M图象可知，F＝________(保留一位有效数字)。

答案：(1)a－F图象和a－1/M图象分别如图甲、乙所示。

(2)正比关系

反比关系

(3)0.5kg (4)4N 点评：本题主要考查对实验数据的处理和分析，从而得到正确的实验结论，若a与F成正比，a与1/M成正比，那么a－F图象和a－1/M图象都应是一条过原点的直线，同时因实验中不可避免地出现误差，描出的点不在一条直线上是很正常的，连线时应使尽可能多的点在直线上，不在直线上的点应大致对称地分布在直线两侧，离直线较远的点应视为错误数据，不需考虑；

另外可以从图象的斜率的物理意义出发求出相应的物理量。

反馈训练一：若测得某一物体受力F一定时，a与M的关系数据如下表所示：

a/（m·s－2）

M/kg 2.04 2.00 2.66 1.50 3.23 1.25 3.98 1.00 （1）根据表中所列数据，画出a－（2）由a－1图象. m1关系可知，当F一定时，a与M成_ _关系. m

考点二：实验误差分析 典型例题：用图（a）所示的装置是研究质量一定时，加速度与作用力的关系.研究的对象是放在长木板上的小车，小车的质量为M，长木板是水平放置的.小车前端拴着细轻绳，跨过定滑轮，下面吊着砂桶.实验中认为细绳对小车的作用力F等于砂和桶的总重力mg.用改变砂的质量的办法来改变小车的作用力F，用打点计时器测出小车的加速度a，得出若干组F和a的数据.然后根据测得的数据作出a－F图线. 一学生作出图（b）所示的图线，发现横轴上的截距OA较大，明显地超出了偶然误差的范围，这是由于在实验中没有进行下面的步骤，即__未完全平衡摩擦力____.

反馈训练二：某学生在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，测得小车的加速度a与拉力F的资料如下表所示. F/N a/（m·s－2）

0.20 0.10 0.30 0.21 0. 40 0.29 0.50 0. 40 （1）根据表中的数据在图坐标系中作a－F图线.

（2）图线在F轴上截距的物理意义是______________________. 2、在上题中，如果此学生根据测得的数据作出的a－F图线如图所示，则实验中出现误差的原因是____. 【考点巩固】

1．

在研究物体的“加速度、作用力和质量”三个物理量的关系时，我们用实验研究了小车“在质量一定的情况下，加速度和作用力的关系”；又研究了“在作用力一定的情况下，加速度和质量之间的关系”．这种研究物理问题的科学方法是(

)

A．建立理想模型的方法

B．控制变量法 C．等效替代法 D．类比法

2．“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，某组同学制订实验方案、选择实验器材且组装完成，在接通电源进行实验之前，实验装置如图所示。

(1)下列对此组同学操作的判断正确的是(

) A．打点计时器不应该固定在长木板的最右端，而应该固定在靠近定滑轮的那端，即左端

B．打点计时器不应使用干电池，应使用低压交流电源

C．实验中不应该将长木板水平放置，应该在右端垫起合适的高度

D．小车初始位置不应该离打点计时器太远，而应该靠近打点计时器放置

(2)保持小车质量不变，改变沙和沙桶质量，该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F图线如下图，该图线不通过原点，明显超出偶然误差范围，其主要原因是_____________ _______________________________________________________________________________ (3)沙和沙桶质量m________小车质量M时，才可以认为细绳对小车的拉力F的大小近似等于沙和沙桶的重力(

) A．远大于 C．接近(相差不多) B．远小于

D．大于

(4)某同学顺利地完成了实验。某次实验得到的纸带如图所示，纸带中相邻计数点间的距离已标出，相邻计数点间还有四个点没有画出。由此可求得打点1时小车的速度是________m/s。小车的加速度大小________m/s。(结果保留两位有效数字) 2

13．牛顿运动定律答案

第二节

实验：探究加速度与力、质量的关系

反馈训练一:反比 反馈训练二：未完全平衡的摩擦力、平衡摩擦力时，长木板倾角过大

1.B 2.（1)BCD (2)平衡摩擦力过度

(3)B (4)0.26 0.50