加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系

1、4.2實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系教學(xué)目標(biāo)：知識(shí)與技能要求學(xué)生認(rèn)真看書，明確用“比較”的方法測(cè)量加速度；探究加速度與力、質(zhì) 量的關(guān)系；作出a-F、a-1/m圖象。過程與方法1. 在學(xué)生實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上得出 a* f、a* 1/m的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，并使學(xué)生對(duì)牛頓第二定律有 初步的理解。2 滲透科學(xué)的發(fā)現(xiàn)、分析、研究等方法。情感態(tài)度與價(jià)值觀通過對(duì)a*F、a* 1/m的探究，在提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ幕A(chǔ)上，體驗(yàn)探究帶來的樂趣， 激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)：重點(diǎn)：對(duì)a* F、a* 1/m的探究難點(diǎn)：對(duì)探究性實(shí)驗(yàn)的把握。教學(xué)方式：本節(jié)課主要采取的是“實(shí)驗(yàn)一一探究”教學(xué)方式。教學(xué)工具：1學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)的器

2、材：木板、小車、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、電源、小筒、細(xì)線、砝碼、天平、 刻度尺、紙帶等。（附有滑輪的長木板 2塊；小車2個(gè)；帶小鉤或小盤的細(xì)線 2條；鉤碼（槽碼），規(guī)格：10 g、20 g,用做牽引小車的力；砝碼，規(guī)格：50 g、100 g、200 g,用做改變小車質(zhì)量；刻度尺；1 m2 m粗線繩，用做控制小車運(yùn)動(dòng)）如果沒有小規(guī)格鉤碼或槽碼，可以用沙桶及沙子替代， 增加天平及砝碼，用來測(cè)質(zhì)量。2 計(jì)算機(jī)及自編軟件，電視機(jī) （作顯示）。3 投影儀，投影片。教學(xué)設(shè)計(jì)：新課導(dǎo)入：1.復(fù)習(xí)提問：物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變快慢用什么物理量來描述，物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變與何因素有關(guān)？關(guān)系是什么？教師啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生得出：物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變

3、快慢用加速度來描述，與物體質(zhì)量及物體受 力有關(guān)。（學(xué)生更詳細(xì)的回答可能為：物體受力越大，物體加速度越大；物體質(zhì)量越大，物體加速 度越小）2 教師引導(dǎo)提問進(jìn)入新課：物體的加速度與物體所受外力及物體的質(zhì)量之間是否存在一 定的比例關(guān)系？如果存在，其關(guān)系是什么 ？請(qǐng)同學(xué)猜一猜。（學(xué)生會(huì)提出很多種猜想，對(duì)每一種猜想，教師都應(yīng)予以肯定）教師在學(xué)生猜想的基礎(chǔ)上進(jìn)一步引導(dǎo)啟發(fā)學(xué)生：我們的猜想是否正確呢，需要用實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)。 這就是我們這節(jié)課所要研究的加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。指導(dǎo)學(xué)生確定實(shí)驗(yàn)方案、完成實(shí)驗(yàn)操作：一、實(shí)驗(yàn)介紹投影：實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。講解：我們用小車作為研究對(duì)象，通過在小車上增.減砝碼可以改變小車質(zhì)量

4、；在小車上掛一根細(xì)線，細(xì)線通 禽J過定滑輪拴一個(gè)小桶，小桶內(nèi)可以放重物，這時(shí)小車受到| r的拉力大致是小桶及重物的重力，我們可以通過改變小桶人 內(nèi)的重物改變小車受到的拉力。我們研究小車的加速度 a石+ '與拉力F及小車質(zhì)量川的關(guān)系時(shí)，可先保持m 一定，研究以與F的關(guān)系；再保持 F一定，研究d與m的關(guān)系這是物理學(xué)中常用的研究方法。（此控制變量法可引導(dǎo)學(xué)生討論得出）教師引導(dǎo)提問：如何根據(jù)現(xiàn)有器材測(cè)出小車的加速度？（學(xué)生回答：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 ）教師可再追問：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)加速度的方法和公式是什么?（在學(xué)生充分討論的基礎(chǔ)上可展示如下版圖）板圖：如果物體做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，那么，測(cè)量物體

5、加速度最直接的辦法就是用刻度尺測(cè)量位移并用秒表測(cè)量時(shí)間，然后由a=2x/t2算出。也可以在運(yùn)動(dòng)物體上安裝一條打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，根據(jù)紙帶上打出的點(diǎn)來測(cè)量加速度。由于a=2x/t2,如果測(cè)出兩個(gè)初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)在相同時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移為Xi、X2,位移之比就是加速度之比，即ai/ a2= X 1/ X2。提出問題：在小車運(yùn)動(dòng)過程中不可避免的要受到摩擦力的作用，這個(gè)摩擦力也會(huì)影響到小車的加速度，如何消除摩擦力的影響呢？教師可啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生得出：把木板沒有定滑輪的一端墊高，使小車重力沿斜面向下的分力與摩擦力平衡。二、實(shí)驗(yàn)過程1 .保持小車質(zhì)量不變，研究 a與F的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)的基本思路：保持物體的質(zhì)量不

6、變，測(cè)量物體在不同的力的作用下的加速度，分 析加速度與力的關(guān)系。教師引導(dǎo)提問：怎樣才能直觀地反映出口與F是否成正比呢？教師啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生得出：可以借助圖象，用橫軸表示拉力，用縱軸表示加速度，通過采集數(shù)據(jù)作a 一 F圖象。如加速度隨拉力的變化圖線是一條過原點(diǎn)的直線，就說明n與F成正比。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析：設(shè)計(jì)一個(gè)表格，把同一物體在不同力的作用下的加速度填在表中。F為橫坐標(biāo)，根據(jù)各（用Excel表格處理數(shù)為了更直觀地判斷加速度 a與力F的數(shù)量關(guān)系，我們以以為縱坐標(biāo)、說明a與F成正比，如果不組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)。 如果這些點(diǎn)在一條過原點(diǎn)的直線上,是這樣，則需進(jìn)一步分析。學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，教師巡視指導(dǎo)學(xué)生報(bào)出實(shí)

7、驗(yàn)數(shù)據(jù)并輸人計(jì)算機(jī)。據(jù)）教師引導(dǎo)各組代表匯報(bào)實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果得出結(jié)論。板書：F2 .保持拉力不變，研究 a與m的關(guān)系實(shí)驗(yàn)的基本思路：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。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析：設(shè)計(jì)第二個(gè)表格， 把不同物體在相同力的 作用下的加速度填在表中。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)， 在相同力的作用下，質(zhì)量?jī)?yōu)越大，加速度 a越小。這可能是“ a與m成反比”，但也可能是“以 與m2成反比”，甚至是更復(fù)雜的關(guān)系。我們從最簡(jiǎn)單的情況人手，檢驗(yàn)是否“a與m成反比”。在數(shù)據(jù)處理上要用到下面的技巧。板圖：“a與m成反比”實(shí)際上就是“a與1/m成正比”，如果以a為縱坐標(biāo)、 1/

8、m為橫坐標(biāo)建立坐標(biāo)系，根據(jù)a-1/ m圖象是不是過原點(diǎn)的直線，就能判斷加速度以是不是與質(zhì)量 m成反比。（實(shí)驗(yàn)前教師指導(dǎo)）學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，教師巡視指導(dǎo)，學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)輸人計(jì)算機(jī)。（用Excel表格處理數(shù)據(jù)）各實(shí)驗(yàn)小組代表匯報(bào)實(shí)驗(yàn)情況得出結(jié)果。板書：1/ m由實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出結(jié)論在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，我們根據(jù)日常經(jīng)驗(yàn)和觀察到的事實(shí)，首先猜想物體的加速度與它所受的力及它的質(zhì)量有最簡(jiǎn)單的關(guān)系，即加速度與力成正比、與質(zhì)量成反比ax F、a* 1/ m。如果這個(gè)猜想是正確的，那么，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以a為縱坐標(biāo)、F為橫坐標(biāo)和以a為縱坐標(biāo)、1 / M為橫坐標(biāo)作出的圖象，都應(yīng)該是過原點(diǎn)的直線但是實(shí)際情況 往往不是這樣，描出的點(diǎn)有些

9、離散，并不是嚴(yán)格地位于某條直線上，用來擬合這 些點(diǎn)的直線也并非準(zhǔn)確地通變?cè)c(diǎn)。這時(shí)我們會(huì)想，自然規(guī)律真的是a* F、a* 1 / m嗎？如果經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)，圖象中的點(diǎn)都十分靠近某條直線，而這些直線又都十分接近原點(diǎn)，那么，實(shí)際的規(guī)律 很可能就是這樣的?？梢?，到這時(shí)為止，我們的結(jié)論仍然帶有猜想和推斷的性質(zhì)。只有根據(jù)這些 結(jié)論推導(dǎo)出的很多新結(jié)果都與事實(shí)一致時(shí)，它才能成為“定律”。本節(jié)實(shí)驗(yàn)只是讓我們對(duì)于自然規(guī)律的夠究有所體驗(yàn)，實(shí)際上一個(gè)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)不可能是幾次簡(jiǎn)單的 測(cè)量就能得出的。作業(yè)設(shè)計(jì)1 物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化是指A .位移的變化B.速度的變化C.加速度的變化 D .質(zhì)量的變化2. 以下物體在運(yùn)動(dòng)過程中

10、，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不發(fā)生變化的是（）A .小球做自由落體運(yùn)動(dòng)B .槍彈在槍筒中做勻加速運(yùn)動(dòng)C .沿斜坡勻速下滑的汽車D .汽車在水平面上勻速轉(zhuǎn)彎3. 關(guān)于力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，下列說法中正確的是（）A .物體受力一定運(yùn)動(dòng)，力停止作用后物體也立即停止運(yùn)動(dòng)B .物體所受的合力越大，其速度越大C .物體受力不變時(shí)，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也不變D .物體受外力的作用，其速度一定改變4 .物體A的質(zhì)量為10 kg，物體B的質(zhì)量為20 kg, A、B分別以20 m/s和10 m/ s的速度運(yùn)動(dòng)，則（）A . A的慣性比B大 B . B的慣性比A大C. A、B的慣性一樣大D .不能確定5. 關(guān)于力下列說法中確的是（）力是使物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的原因；力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因；力是改變物體慣性大小的原因；力是使物體產(chǎn)生加速度的原