1、第二節(jié) 實驗:探究加速度與力 質(zhì)量的關系,知識與技能 1探究加速度與力的關系 2探究加速度與質(zhì)量的關系 3掌握利用圖象處理數(shù)據(jù)方法,學習目標,過程與方法 1明確實驗的目的，根據(jù)提供的實驗器材、結(jié)合課本的參考案例確定自己的探究方案，列出實驗步驟 2進行實驗并做好實驗記錄，用數(shù)學知識進行數(shù)據(jù)處理，形成結(jié)論 3就實驗結(jié)論與同學交流，對結(jié)論的可靠性進行評估，最后形成正確的結(jié)論,情感、態(tài)度與價值觀 在科學探究中學會并善于與他人合作，積極與他人交流經(jīng)驗，敢于堅持正確的觀點，勇于修正錯誤，培養(yǎng)協(xié)作的意識,一團紅色的火球，劃過黎明的夜空，向著草原深處急速墜落突然，火球的速度一下子慢了下來，火光漸漸變?nèi)酰钡綇?/p>

2、人們視線中消失15分鐘后，“神舟六號”返回艙在巨大降落傘的緩沖作用下，緩緩落向地面,知識點解析,我國載人航天工程著陸場系統(tǒng)總設計師侯鷹說：“降落傘是飛船和航天員降落時的保護傘” 返回艙在減速過程中要獲得適當?shù)募铀俣龋褪强恐鸺壌蜷_的降落傘產(chǎn)生一定的阻力那么，返回艙的加速度與阻力及其自身的質(zhì)量之間有什么關系呢？,(1)了解如何描述物體的運動狀態(tài)，明確物體運動狀態(tài)的改變必有加速度 (2)掌握一種科學的研究方法控制變量法 (3)理解加速度和力、質(zhì)量的關系，并知道得出這個關系的實驗思想和實驗方法,(1)采用控制變量法 當研究對象有兩個以上的參量發(fā)生牽連變化時，我們設法控制某些參量使之不變，而研究其中兩

3、個參量之間的變化關系的方法，是物理實驗中經(jīng)常采取的一種方法本實驗有F、m、a三個參量，研究加速度a與F及m的關系時，我們應先控制一個參量不變，研究另外兩個參量之間的關系在該實驗中要求先控制小車的質(zhì)量m不變，改變小車所受的拉力F，討論a與F的關系；再控制小車所受的拉力F不變改變小車的質(zhì)量m，討論a與m的關系,(2)要測量的物理量 小車與其上砝碼的總質(zhì)量m用天平測出 小車受的拉力F用天平測出小盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量m，由Fmg算出 小車的加速度a通過打點計時器打出的紙帶測算出,(4)怎樣提供和測量物體所受的恒力 在下圖中，用鉤碼牽引小車，使小車做勻加速運動的力，與鉤碼的重力相等因此，增減鉤碼的個數(shù)就

4、可以改變小車受到的合力 當然這是有誤差的，應當平衡掉摩擦力并且保持小車及車中砝碼的質(zhì)量遠遠大于鉤碼的質(zhì)量，才能這樣近似認為小車所受的合力等于鉤碼的重力 平衡摩擦力時，不對小車施加拉力，只在木板無滑輪的一端下面墊一薄木塊，反復移動其位置使小車做勻速運動，直到拖在小車后面的紙帶上打出的點距均勻為止,打點計時器、紙帶及復寫紙、小車、一端附有定滑輪的長木板、小盤和砝碼、細繩、低壓交流電源、天平(帶有一套砝碼)、刻度尺,1用天平測出小車和重物的質(zhì)量分別為m、m，并把數(shù)值記錄下來 2按圖將實驗器材安裝好(小車上不系繩),3平衡摩擦力，把木板無滑輪的一端下面墊一薄木板，反復移動其位置，直到打點計時器正常工作

5、后不掛重物的小車在斜面上做勻速直線運動為止(紙帶上相鄰點間距相等) 4將重物通過細繩系在小車上，接通電源放開小車，用紙帶記錄小車的運動情況；取下紙帶并在紙帶上標上號碼及此時所掛重物的重力mg.,5保持小車的質(zhì)量不變，改變所掛重物的重力，重復步驟4，多做幾次實驗，每次小車從同一位置釋放，并記錄好相應紙帶及重物的重力m1g、m2g 6保持小車所受合外力不變，在小車上加放砝碼，并測出小車與所放砝碼的總質(zhì)量m，接通電源，放開小車用紙帶記錄小車的運動情況，取下紙帶并在紙帶上標上號碼 7繼續(xù)在小車上加放砝碼，重復步驟6，多做幾次實驗，在每次得到的紙帶上標上號碼,1物體的質(zhì)量一定，加速度與受力的關系,由表中

6、數(shù)據(jù)，作出aF圖象，并得出結(jié)論 2物體的受力一定，加速度與質(zhì)量的關系,1整個實驗平衡了摩擦力后，不管以后是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是指使小車所受動力(小車重力沿斜面方向的分力)與小車所受阻力(包括小車所受摩擦力和打點計時器對小車之后所拖紙帶的摩擦力)大小相等平衡摩擦力時，應在小車后拖上紙帶，先接通電源，再用手給小車一個初速度，若在紙帶上打出的點的間隔是均勻的，則表明平衡了摩擦力，否則必須重新調(diào)整小木板的位置,2平衡摩擦力后，每次實驗時必須滿足在小車上所加砝碼的質(zhì)量遠大于砝碼和小盤的總質(zhì)量的條件下進行只有如此，砝碼和小盤的總重力才可視為與小車

7、受到的拉力相等,3改變拉力和小車質(zhì)量后，每次開始時小車應盡量靠近打點計時器(或盡量遠離定滑輪的一端)，并應先接通電源，再放開小車，且在小車到達定滑輪前應按住小車 4各紙帶的加速度a，都應是該紙帶的平均加速度 5作圖象時，要使盡可能多的點在所作直線上，不在直線上的點應盡可能對稱分布在所作直線的兩側(cè),1小車質(zhì)量m應比重物的質(zhì)量m大得多，其原理將在后面的牛頓運動定律的應用中專門討論二者差距越小，圖象線性越差 2夾口的密合性能差是造成誤差的原因之一由于小車的質(zhì)量和速度較大，夾子不易夾住小車的后拖線；有些時候夾子夾住一根拖線，而另一根未被夾住，對應小車仍向前運動，這些都是造成位移誤差的原因,3小車運動停

8、止時不能與定滑輪相碰，如果小車碰到定滑輪才松手讓夾子夾住拖線，則與定滑輪相碰的小車位移偏小，產(chǎn)生誤差,4兩個圖象的分析 (1)如出現(xiàn)圖中的直線，說明平衡摩擦力時，平衡過度了即拉力F0時，已產(chǎn)生加速度，其加速度是由多余重力的分力造成的 圖上中的直線，說明平衡摩擦力不夠，因為拉力為F0時才產(chǎn)生加速度,例1在做“探究加速度與力、質(zhì)量的關系”的實驗時，計算出各紙帶的加速度后，將測得的反映加速度a和F關系的有關資料記錄在表一中將測得的反映加速度a和質(zhì)量M關系的有關資料記錄在表二中 表一,典型例題解析,表二,(2)正比關系；反比關系(3)0.5kg(4)4N,變式訓練1若測得某一物體受力F一定時，a與M的

9、關系數(shù)據(jù)如下表所示,分析：解決此類問題首先應根據(jù)已知數(shù)據(jù)作出圖象，再根據(jù)圖象研究物理量間的關系此題如果作出aM圖象(如圖)，該圖象是曲線，無法確定加速度與質(zhì)量的關系,例2做“探究加速度與力、質(zhì)量的關系”的實驗，主要的步驟有： A將一端附有定滑輪的長木板放在水平桌面上，取兩個質(zhì)量相等的小車，放在光滑的水平長木板上 B打開夾子，讓兩個小車同時從靜止開始運動，小車運動一段距離后，夾上夾子，讓它們同時停下來，用刻度尺分別測出兩個小車在這一段相同時間內(nèi)通過的位移大小 C分析所得到的兩個小車在相同時間內(nèi)通過的位移大小與小車所受的水平拉力的大小的關系，從而得到質(zhì)量相等的物體運動的加速度與物體所受作用力大小的

10、關系,D在小車的后端也分別系上細繩，用一只夾子夾住這兩根細繩 E在小車的前端分別系上細繩，繩的另一端跨過定滑輪各掛一個小盤，盤內(nèi)分別放著數(shù)目不等的砝碼，使砝碼盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量，分別用天平測出兩個砝碼盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量 上述實驗步驟，正確的排列順序是_,答案：AEDBC 解析：由該節(jié)的學習不難得出答案為A、E、D、B、C.,規(guī)律總結(jié)：(1)實驗器材：打點計時器、紙帶及復寫紙片、小車、一端附有定滑輪的長木板、小盤和砝碼、細繩、低壓交流電源、兩根導線、天平(帶有一套砝碼)、刻度尺 (2)實驗步驟需要注意的問題： 平衡摩擦力要適度，不能出現(xiàn)平衡不足或平衡過度的問題 為保持紙帶上所

11、打第一個點時速度為零，需先通電后放車 實驗中需保證盤和盤中所放砝碼的總質(zhì)量m與小車和砝碼總質(zhì)量M的關系為mM.,變式訓練2在“探究加速度與力、質(zhì)量的關系”的實驗中，實驗所需器材除了一端附有定滑輪的長木板、兩個小車、細繩、兩個砝碼盤、夾子外，還需要哪些器材？ 答案：砝碼、天平、刻度尺,例3實驗：在“探究加速度與力、質(zhì)量的關系”的實驗中，實驗裝置如下圖(1)所示,(1)為驗證小車質(zhì)量M不變時，a與F成正比小車質(zhì)量M和沙及桶的質(zhì)量m分別選取下列幾組數(shù)值：應該用哪組效果會好() AM500g，m分別為50g、70g、100g、125g BM500g，m分別為20g、30g、40g、50g CM200g

12、，m分別為50g、70g、100g、125g DM200g，m分別為30g、40g、50g、60g,(2)有兩位同學通過測量作出aF圖象，如上圖(2)所示甲、乙中的A、B圖線試分析： A圖線不通過坐標原點的原因是 _； A圖線上部彎曲的原因是 _； B圖線在縱軸上有截距的原因是 _,答案：(1)B (2)沒有平衡摩擦力或摩擦力平衡不夠 未滿足沙和沙桶質(zhì)量m遠小于小車的質(zhì)量M 平衡摩擦力時，長木板傾角過大，小車沿斜面向下分力大于摩擦力，使尚未對小車施加力時，小車已有加速度,解析：實驗時，需要物體的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量，效果才顯著自然界中存在摩擦的影響，所以，要平衡摩擦力，這樣畫出的應是過原點的一

13、條傾斜向上的直線為減小實驗誤差應使Mm，為此選B組數(shù)值誤差較小，所畫的aF圖線就會比較準確,規(guī)律總結(jié)：(1)實驗原理中設定為光滑水平面情形，所以實驗中應平衡摩擦力，若未平衡摩擦力或平衡不當就會帶來系統(tǒng)誤差 (2)實驗中若把沙和沙筒所受的重力mg當做小車和砝碼(總質(zhì)量為M)所受的拉力，須滿足mM的條件，這個條件越不滿足，所帶來的系統(tǒng)誤差也就越大,變式訓練3某同學用如左下圖所示的裝置探究物體的加速度與作用力的關系時，他把砝碼的總重力作為小車的拉力，并依次測出了小車的加速度，然后畫出了如右下圖所示的圖象，該圖象雖是一條直線，但不通過坐標原點請你分析一下原因，應如何改進實驗才能使實驗得出的結(jié)果通過坐標

14、原點？,答案：由題圖可知，當拉力從0增到F0的過程中，物體的加速度為零，說明小車處于靜止狀態(tài)，因此必然存在一個力與拉力大小相等、方向相反，這個力一定是小車受到的摩擦力可以使木板的一端抬高，使小車在木板上做勻速運動，這樣就可以消除摩擦力對實驗圖象的影響,一、加速度與力的關系 保持物體的_不變，測量物體在不同的力的作用下的_，分析_與_的關系,課時訓練,二、加速度與質(zhì)量的關系 1實驗的基本思路，保持物體所受的力相同，測量不同_的物體在該力作用下的_，分析_與_的關系 2實驗數(shù)據(jù)的分析，設計第二個表格，把不同物體在_的作用下的加速度填在表中在相同力的作用下，質(zhì)量m越大，加速度a越小這可能是_，但也可

15、能是_，甚至是更復雜的關系如果以_為縱坐標、_為橫坐標建立坐標系，根據(jù)a1/m圖象是不是_，就能判斷加速度a是不是與質(zhì)量m成反比,三、制定實驗方案的兩個問題 這個實驗需要測量的物理量有：物體的加速度、物體所受的力、物體的質(zhì)量_可以用天平測量，本實驗主要解決的主要問題是怎樣測量_和怎樣提供與測量_,自主校對：一、質(zhì)量加速度加速度力 二、1.質(zhì)量加速度加速度質(zhì)量2.相同力“a與m成反比”“a與m2成反比”a1/m過原點的直線 三、質(zhì)量加速度物體所受的力,1在用實驗探究加速度和力、質(zhì)量的關系時，下列關于實驗的思路和數(shù)據(jù)分析，正確的是() A實驗的基本思想是：保持物體的質(zhì)量不變，測量物體在不同力作用下

16、的加速度，分析加速度與力的關系 B實驗的基本思想是：保持物體所受力相同，測量質(zhì)量不同的物體在該力作用下的加速度，分析加速度與質(zhì)量的關系,C在處理實驗數(shù)據(jù)時，以a為縱坐標，F(xiàn)為橫坐標，根據(jù)數(shù)據(jù)在坐標系中描點，若這些點在一條過原點的直線上，說明a與F成正比 D在處理實驗數(shù)據(jù)時，以a為縱坐標，m為橫坐標，根據(jù)數(shù)據(jù)在坐標系中描點，若這些點在一條過原點的直線上，說明a與m成正比 答案：ABC,解析：本實驗就是利用控制變量法得到a、F、m三者的關系，A、B、C所述符合實驗的思路和道理，符合要求，故正確,2“探究加速度與力、質(zhì)量的關系”的實驗中，用改變沙子的質(zhì)量的辦法來改變對小車的作用力F，用打點計時器測出小車的加速度a，得出若干組F和a的數(shù)據(jù)，然后根據(jù)測得的數(shù)據(jù)作如右圖所示的aF圖線，發(fā)現(xiàn)圖線既不過原點，也不是直線，原因是(),A沒有平衡摩擦力，且小車質(zhì)量較大 B平衡摩擦力時，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，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，所墊木板太高，且小車質(zhì)量較大 答案：C,解析：根據(jù)題中圖象可知，平衡摩擦力時，所墊木板太低，圖象與橫軸的截距為摩擦力的大??；由