實(shí)驗(yàn)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系過(guò)程與方法

1.明確實(shí)驗(yàn)的目的，根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)器材、結(jié)合課本的參考案例確定自己的探究方案，列出實(shí)驗(yàn)步驟．2.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并做好實(shí)驗(yàn)記錄，用數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，形成結(jié)論．3．就實(shí)驗(yàn)結(jié)論與同學(xué)交流，對(duì)結(jié)論的可靠性進(jìn)行評(píng)估，最后形成正確的結(jié)論．情感、態(tài)度與價(jià)值觀在科學(xué)探究中學(xué)會(huì)并善于與他人合作，積極與他人交流經(jīng)驗(yàn)，敢于堅(jiān)持正確的觀點(diǎn)，勇于修正錯(cuò)誤，培養(yǎng)協(xié)作的意識(shí)．知識(shí)與技能1．探究加速度與力的關(guān)系．2．探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系．3．掌握利用圖象處理數(shù)據(jù)方法．問(wèn)題1：猜一猜加速度大小跟什么有關(guān)？問(wèn)題2：根據(jù)你的經(jīng)驗(yàn)猜一猜加速度與力、質(zhì)量有什么關(guān)系？(1)加速度大小與物體受力大小有關(guān)（2）加速度還與物體質(zhì)量有關(guān)探究一.測(cè)量物體加速度的方法有哪些？慣性視頻探究二、研究方法：控制變量法（1）分析加速度與合外力的關(guān)系（2）分析加速度與質(zhì)量的關(guān)系探究三、制定實(shí)驗(yàn)方案、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（2）實(shí)驗(yàn)儀器及裝置圖

實(shí)驗(yàn)方案探究方案一：測(cè)加速度法一.實(shí)驗(yàn)探究1.探究加速度與合力的關(guān)系（1）實(shí)驗(yàn)思路：保持小車的質(zhì)量不變，測(cè)量小車在不同作用下的加速度，分析加速度與合力的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)器材：小車、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、學(xué)生電源、一端帶滑輪的長(zhǎng)木板、細(xì)線、刻度尺、天平、鉤碼探究思考(1)我們必須要使繩拉小車的力成為小車受到的合力，怎樣抵消摩擦力的影響？方法：把木板無(wú)滑輪的一端下面墊一薄木板，反復(fù)移動(dòng)其位置，直到不掛重物的小車拖動(dòng)紙帶在斜面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)為止(標(biāo)志：紙帶上相鄰點(diǎn)間距相等)．FFfmgFN探究思考（2）怎樣改變合力？什么情況下，繩子拉力近似等于鉤碼重力即小車所受的合力？探究思考（3）改變拉力時(shí)，是否還需要重新平衡摩擦力？(3)實(shí)驗(yàn)過(guò)程A.觀看視頻資料，總結(jié)實(shí)驗(yàn)步驟（1）用天平測(cè)出小車質(zhì)量M

，并把數(shù)據(jù)記錄下來(lái)（2）按實(shí)驗(yàn)裝置圖把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，但不要把懸掛小盤的細(xì)繩系在小車上（3）平衡摩擦力（4）把細(xì)繩系在小車上，并繞過(guò)定滑輪，先接通電源再放開(kāi)小車，取下紙帶，標(biāo)注小車質(zhì)量（5）保持小盤質(zhì)量不變，在小車增加砝碼質(zhì)量為m，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)（6）重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)多次后，停止實(shí)驗(yàn)，整理器材F/Na/m·s-20.150.300.450.600.7500.10.20.30.40.5當(dāng)小車質(zhì)量不變時(shí)次數(shù)F/Na/m·s-2123450.100.1460.200.3020.300.4280.400.5920.500.751如何更直觀地處理數(shù)據(jù)？B.a-F圖像C.結(jié)論2.探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系（1）實(shí)驗(yàn)基本思路：保持小車所受合力相同，測(cè)量不同質(zhì)量的小車在該力下的加速度，分析加速度與質(zhì)量的關(guān)系。探究思考：怎樣改變小車的質(zhì)量？（3）實(shí)驗(yàn)過(guò)程：A、實(shí)驗(yàn)步驟（2）實(shí)驗(yàn)儀器及裝置圖m/kga/m·s-20.20.40.60.81.000.20.40.60.81.01.2a/m·s-20.20.40.60.81.000.51.01.52.02.5/kg-1m1當(dāng)拉力不變時(shí)次數(shù)m/kga/m·s-212345/kg-12.502.001.331.000.83m10.4000.8610.5000.6920.7500.4701.0000.3521.2000.290B.圖像C.結(jié)論二、小結(jié)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系結(jié)論1.研究方法2.結(jié)論3.圖像控制變量法a∝Fa∝1/m三、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)①平衡摩擦力：平衡摩擦力后，無(wú)論改變小盤和砝碼的質(zhì)量還是改變小車和砝碼的質(zhì)量，都不需要重新平衡摩擦力平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)在小車后拖上紙帶②小車開(kāi)始時(shí)要靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器③打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)周期T=0.02s④平衡摩擦力后，每次實(shí)驗(yàn)時(shí)必須滿足小車上所加砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砝碼和小盤的總質(zhì)量．⑤每次開(kāi)始時(shí)小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并應(yīng)先接通電源，再放開(kāi)小車，且在小車到達(dá)定滑輪前應(yīng)按住小車．⑥各紙帶的加速度a，都應(yīng)是該紙帶的平均加速度⑦作圖象時(shí)，要使盡可能多的點(diǎn)在所作直線上，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)盡可能對(duì)稱分布在所作直線的兩側(cè)實(shí)驗(yàn)方案二：比較法注意：只有當(dāng)盤和砝碼的質(zhì)量要比小車的質(zhì)量小得多時(shí)，小車所受拉力才近似等于盤和砝碼的總重力。探究思考1.怎樣測(cè)量（或比較）物體的加速度？探究思考2.怎樣提供和測(cè)量物體所受的拉力F？1、控制m相同，探討加速度a與F的關(guān)系實(shí)驗(yàn)方案原理：F1思考：為什么x2/x1可以表示小車2的a？為什么F2

/F1可以表示小車2的F?F2/F1x2/x10次數(shù)1234x2x1F2F1Faa1a22、控制F相同，探討加速度a與m的關(guān)系思考：

1.為什么x2/x1可以表示小車2的a？2.為什么M2

/M1可以表示小車2的M?3.為什么M2/M1又表示小車2的1/M?小車質(zhì)量M=

g,小盤質(zhì)量M’=

g,盤中砝碼質(zhì)量m’=

g次數(shù)小車1小車212345(M+m1)(M+m2)保持物體所受的力相同，測(cè)量不同質(zhì)量的物體在該力作用下的加速度，分析加速度與質(zhì)量的關(guān)系300650車上砝碼m1（g）位移x1/cm10050150200250車上砝碼m2（g）位移x2/cm小車1質(zhì)量M1小車2質(zhì)量M2300x2/x10次數(shù)1234M2/M1x2x1M2M1M1/M2M1M2am1a1a2〖方案三氣墊導(dǎo)軌計(jì)時(shí)器〗——實(shí)驗(yàn)裝置如圖①小車位移s——由氣墊導(dǎo)軌一側(cè)刻度尺直接讀出②小車運(yùn)動(dòng)時(shí)間t——由電子計(jì)時(shí)器測(cè)出〖問(wèn)題〗——如何實(shí)現(xiàn)變量控制？小車加速度的計(jì)算式：——實(shí)驗(yàn)裝置如圖①小車附遮光板的寬度s——由刻度尺直接讀出②遮光板通過(guò)光電門的時(shí)間t—由電子計(jì)時(shí)器測(cè)出③分別計(jì)算出遮光板通過(guò)光電門的速度v1、v2④兩個(gè)光電門之間的距離——由氣墊導(dǎo)軌一側(cè)刻度尺直接讀出〖問(wèn)題〗——如何實(shí)現(xiàn)變量控制？【注】小車加速度的計(jì)算式：〖方案四氣墊導(dǎo)軌光電門〗光電門〖方法五傳感器〗——實(shí)驗(yàn)裝置如圖①小車位移s——由位置傳感器直接自動(dòng)測(cè)出②小車運(yùn)動(dòng)時(shí)間t——由傳感器脈沖時(shí)間自動(dòng)給出〖問(wèn)題〗——如何實(shí)現(xiàn)變量控制？1．關(guān)于“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法中符合實(shí)際的是(

)A．通過(guò)同時(shí)改變小車的質(zhì)量m及受到的拉力F的研究，能歸納出加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系B．通過(guò)保持小車質(zhì)量不變，只改變小車的拉力的研究，就可以歸納出加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系C．通過(guò)保持小車受力不變，只改變小車質(zhì)量的研究，就可以得出加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系D．先不改變小車質(zhì)量，研究加速度與力的關(guān)系；再不改變受力，研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，最后歸納出加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系課堂練習(xí)√2.某同學(xué)在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，測(cè)得小車的加速度a和拉力F的數(shù)據(jù)如下表所示：F/N0.200.300.400.500.60a/(m·s－2)0.110.190.290.400.51(1)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在圖所示的坐標(biāo)中作出a－F圖象；(2)圖象的斜率的物理意義是______________；(3)圖象(或延長(zhǎng)線)與F軸的截距的物理意義____(4)小車和砝碼的總質(zhì)量為_(kāi)___kg.解析：(1)選取適當(dāng)?shù)臉?biāo)度，作出a－F圖象如圖所示．(2)由F＝Ma得a＝F/M，可見(jiàn)圖象的斜率為小車和砝碼的總質(zhì)量的倒數(shù)．(3)圖象與F軸的截距表示加速度恰好為零時(shí)的拉力，也即是小車受到的阻力，大小為0.1N.(4)由圖可知圖線斜率k＝1(kg－1)，由k＝1/M可得：M＝1kg.探究：兩個(gè)圖象的分析(1)如出現(xiàn)圖中①的直線，說(shuō)明平衡摩擦力時(shí)，平衡過(guò)度了．即拉力F＝0時(shí)，已產(chǎn)生加速度，其加速度是由多余重力的分力造成的．圖中②的直線，說(shuō)明沒(méi)平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠，因?yàn)槔镕0時(shí)才產(chǎn)生加速度．(2)“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，用改變沙子的質(zhì)量的辦法來(lái)改變對(duì)小車的作用力F，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)出小車的加速度a，得出若干組F和a的數(shù)據(jù)，然后根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)作如右圖所示的a－F圖線，發(fā)現(xiàn)圖線既不過(guò)原點(diǎn)，也不是直線，原因是(

)A．沒(méi)有平衡摩擦力，且小車質(zhì)量較大B．平衡摩擦力時(shí)，所墊木板太高，且沙子和小桶的質(zhì)量較大C．平衡摩擦力時(shí)，所墊木板太低，且沙子和小桶的質(zhì)量較大D．平衡摩擦力時(shí)，所墊木板太高，且小車質(zhì)量較大答案：C(3)在做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，某學(xué)生將實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示安裝，準(zhǔn)備接通電源后開(kāi)始做實(shí)驗(yàn)，但他的裝置圖中有兩個(gè)明顯的錯(cuò)誤，請(qǐng)你指出來(lái)：（1）