實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系教學(xué)設(shè)計(jì)

第四章第2節(jié)實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系日照一中張可鵬一、教材分析牛頓第二定律是動(dòng)力學(xué)的核心規(guī)律，是本章重點(diǎn)和中心內(nèi)容，而探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系是學(xué)習(xí)下一節(jié)的重要鋪墊.本節(jié)是探索規(guī)律的實(shí)驗(yàn)，重點(diǎn)就是讓學(xué)生親身體驗(yàn)探究過程.在教師的引導(dǎo)下學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)腦進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，體會(huì)通過控制變量來(lái)研究物理規(guī)律的重要方法，在研究電阻、電容等實(shí)驗(yàn)中都會(huì)用到此法.只有讓學(xué)生在實(shí)際的設(shè)計(jì)和操作中才能使學(xué)生體會(huì)到物理學(xué)研究的方法，到達(dá)掌握方法、提高能力的目的.二、教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能1.理解物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化快慢，即加速度大小與力有關(guān)，也與質(zhì)量有關(guān).2.通過實(shí)驗(yàn)探究加速度與力和質(zhì)量的定量關(guān)系.3.培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作能力.過程與方法1.使學(xué)生掌握在研究三個(gè)物理量之間關(guān)系時(shí)，用控制變量法實(shí)現(xiàn).2.指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)原理去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出結(jié)論.3.幫助學(xué)生會(huì)分析數(shù)據(jù)表格，利用圖象尋求物理規(guī)律.情感態(tài)度與價(jià)值觀1.通過實(shí)驗(yàn)探究激發(fā)學(xué)生的求知欲和創(chuàng)新精神.2.使學(xué)生養(yǎng)成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，樂于探究自然界的奧秘，能體驗(yàn)探索自然規(guī)律的艱辛與喜悅.3.培養(yǎng)學(xué)生的合作意識(shí)，相互學(xué)習(xí)、交流、共同提高的學(xué)習(xí)態(tài)度.三、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)1.怎樣測(cè)量物體的加速度.2.怎樣提供和測(cè)量物體所受的力.教學(xué)難點(diǎn)指導(dǎo)學(xué)生選器材，設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，作出圖象，得出結(jié)論.四、教學(xué)用具：帶有滑輪的長(zhǎng)木板2個(gè)、小車2個(gè)、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、秒表、鉤碼、夾子、刻度尺、細(xì)線、氣墊導(dǎo)軌、數(shù)字計(jì)時(shí)器、光電門兩個(gè).五、教學(xué)過程導(dǎo)入新課多媒體播放十字路口紅綠燈時(shí)摩托車、載重汽車減速停止與加速啟動(dòng)的畫面.圖4通過以上畫面我們可以看出，摩托車啟動(dòng)很快，而載重汽車啟動(dòng)很慢，這是為什么呢？復(fù)習(xí)導(dǎo)入復(fù)習(xí)提問：物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變是指哪個(gè)物理量的改變？標(biāo)志物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化快慢的物理量是什么？答復(fù)：物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變是指速度的改變，加速度是反映物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化快慢的物理量.通過上一節(jié)學(xué)習(xí)，我們知道：物體的質(zhì)量越大，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難改變；物體的質(zhì)量越小，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)較易改變.請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)上節(jié)所學(xué)知識(shí)及日常見聞實(shí)例猜測(cè)一下：加速度的大小與哪些物理量有關(guān)？學(xué)生猜測(cè)：加速度的大小與物體的受力、質(zhì)量有關(guān).推進(jìn)新課既然物體的加速度與物體的質(zhì)量和它受到的力有關(guān)，到底存在怎樣的關(guān)系，請(qǐng)同學(xué)們討論一下，通過什么實(shí)例可定性地說明它們之間的關(guān)系.學(xué)生討論后答復(fù)：1.質(zhì)量大的物體加速度小.如：并駕齊驅(qū)的大貨車與小汽車在相同的制動(dòng)力下，小汽車停下來(lái)用的時(shí)間少.2.受力大的物體加速度大.如：賽車和普通小汽車質(zhì)量相近，但賽車安裝了強(qiáng)大的發(fā)動(dòng)機(jī)，牽引力大，提速很快.點(diǎn)評(píng)：通過類似的實(shí)例使學(xué)生獲得感性認(rèn)識(shí)，為下一步定量研究作好鋪墊.下面我們來(lái)定量探究一下這三個(gè)量之間的關(guān)系.加速度的大小與物體的受力和物體的質(zhì)量有關(guān)，那么我們應(yīng)用什么方法來(lái)研究加速度的大小與物體的受力和物體的質(zhì)量之間的定量關(guān)系呢？學(xué)生思考后答復(fù)：可以先研究加速度與物體受力的關(guān)系，再研究加速度與物體的質(zhì)量的關(guān)系.教師總結(jié)：當(dāng)研究三個(gè)物理量之間的關(guān)系時(shí)，先要保持某個(gè)量不變，研究另外兩個(gè)量之間的關(guān)系，再保持另一個(gè)量不變時(shí)，研究其余兩個(gè)量之間的關(guān)系，然后綜合起來(lái)得出結(jié)論.這種研究問題的方法叫控制變量法，是物理學(xué)中研究和處理問題時(shí)經(jīng)常用到的方法.下面通過控制變量法研究一下加速度與物體受力和質(zhì)量的關(guān)系.一、加速度與力的關(guān)系讓學(xué)生閱讀課本，明確以下兩個(gè)方面內(nèi)容：1.實(shí)驗(yàn)的根本思路：保持物體的質(zhì)量不變，測(cè)量不同力下的加速度，分析加速度與力的關(guān)系.2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析：根據(jù)定性分析判斷結(jié)果：力越大，加速度越大，猜測(cè)a∝F,Fn.〔1〕設(shè)計(jì)表格，如：次數(shù)工程123456F/Na/〔m·s-2〕(2)建立坐標(biāo)系如圖4-圖4〔3〕描點(diǎn)〔4〕連線通過得到的圖線，分析a與F的關(guān)系.實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)a-F圖象是一條過原點(diǎn)的直線.改變小車的質(zhì)量重復(fù)上面步驟，看得出的圖象有什么不同.二、加速度與質(zhì)量的關(guān)系讓學(xué)生閱讀課本，明確以下兩個(gè)方面的內(nèi)容：1.實(shí)驗(yàn)的根本思路：保持物體受力不變，測(cè)量不同質(zhì)量下的加速度，分析加速度與質(zhì)量的關(guān)系.2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析：根據(jù)定性分析判斷結(jié)果：質(zhì)量越大，加速度越小，猜測(cè)a∝,〔1〕設(shè)計(jì)表格，如：次數(shù)工程123456a/m·s-2m/kg/kg-1/kg-n〔2〕建立坐標(biāo)系如圖4-2-3：a圖4〔3〕描點(diǎn)〔4〕連線得到圖線分析，分析a與m的關(guān)系.為了增強(qiáng)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的目的性，引導(dǎo)學(xué)生分析以下內(nèi)容：這個(gè)實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量的物理量有三個(gè)：物體的速度、物體所受的力、物體的質(zhì)量.質(zhì)量可用天平測(cè)量，本實(shí)驗(yàn)要解決的主要問題是怎樣測(cè)量加速度和怎樣提供與測(cè)量物體受到的力.三、制定實(shí)驗(yàn)方案時(shí)的兩個(gè)問題圖41.怎樣測(cè)量〔或比擬〕物體的加速度，你能想到哪些方法？讓學(xué)生思考后答復(fù)：用如下圖4-〔1〕讓物體做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，用刻度尺測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的位移，用秒表測(cè)量出運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，由x=at2公式算出.〔2〕讓物體做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng).在運(yùn)動(dòng)物體后安裝一條通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，根據(jù)紙帶上打出的點(diǎn)來(lái)測(cè)量加速度.〔3〕直接用加速度計(jì)測(cè)量.總結(jié)：這些方法的共同特點(diǎn)是直接測(cè)出了加速度的大小，我們要探究的是加速度與其他量之間的比例關(guān)系，如果不直接測(cè)出加速度，我們能否找出加速度和質(zhì)量之間的定量關(guān)系呢？學(xué)生思考后答復(fù)：①如果測(cè)出兩個(gè)初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)在相同時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移x1、x2,位移之比就是加速度之比.②如果測(cè)出兩個(gè)初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)物體在相同位移內(nèi)所用時(shí)間t1、t2，時(shí)間比的平方就是加速度之比的倒數(shù).2.怎樣提供和測(cè)量物體所受的恒力.現(xiàn)實(shí)中，除了真空中拋出或落下的物體〔僅受重力〕外，僅受一個(gè)力的物體幾乎是不存在的.然而，一個(gè)單獨(dú)的力的作用效果與跟它大小、方向都相同的合力的作用效果是相同的，因此，實(shí)驗(yàn)中力F的含義可以是物體所受的合力.那么，如何為一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體提供一個(gè)恒定的合力？如何測(cè)出這個(gè)合力呢？交流討論：用前邊測(cè)加速度的器材，使物體做勻加速運(yùn)動(dòng)的力就是物體的合力，這個(gè)合力就等于鉤碼的重力.通過改變鉤碼的個(gè)數(shù)就可以改變物體所受的合力，通過測(cè)量鉤碼的重力就可測(cè)得物體所受的合力.考前須知：〔1〕在鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的條件下，鉤碼的重力大小才近似等于小車所受合力.〔至于為什么，以后再討論〕〔2〕小車在運(yùn)動(dòng)時(shí)還受到木板對(duì)它的滑動(dòng)摩擦力，那么我們?nèi)绾螠p小滑動(dòng)摩擦力，使物體所受的合力盡可能接近鉤碼的重力？學(xué)生交流討論，大膽設(shè)想，并小組總結(jié).結(jié)論：〔1〕換用接觸面光滑的木板.〔2〕平衡滑動(dòng)摩擦力.方法：將木板一端墊高，讓小車從木板上能勻速滑動(dòng).根據(jù)上面討論的內(nèi)容選定自己的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，教師巡回指導(dǎo).四、怎樣由實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出結(jié)論學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，利用前面的方法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，讓小組代表發(fā)言.教師對(duì)各小組學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案、數(shù)據(jù)處理方法、實(shí)驗(yàn)結(jié)論等情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，讓學(xué)生明確，只要設(shè)計(jì)方案合理，親身體驗(yàn)探究過程，至于能否得出正確結(jié)果并不多么重要.六、教學(xué)評(píng)價(jià)根底練習(xí)：1．為了更直觀地反映物體的加速度a與物體質(zhì)量m的關(guān)系，往往用二者的關(guān)系圖象表示出來(lái)，該關(guān)系圖象應(yīng)選()A．a(chǎn)－m圖象B．m－a圖象C．a(chǎn)－eq\f(1,m)圖象D.eq\f(1,m)－a圖象2．如果a－eq\f(1,m)圖象是通過原點(diǎn)的一條直線，那么說明()A．物體的加速度a與質(zhì)量m成正比B．物體的加速度a與質(zhì)量m成反比C．物體的質(zhì)量m與加速度a成正比D．物體的質(zhì)量m與加速度a成反比3．在利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和小車做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系〞的實(shí)驗(yàn)時(shí)，以下說法中正確的選項(xiàng)是()A．平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將砝碼盤及盤內(nèi)砝碼通過定滑輪拴在小車上B．連接砝碼盤和小車的細(xì)繩應(yīng)與長(zhǎng)木板保持平行C．平衡摩擦力后，長(zhǎng)木板的位置不能移動(dòng)D．小車釋放前應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，且應(yīng)先接通電源再釋放小車4．在“驗(yàn)證牛頓第二定律〞的實(shí)驗(yàn)中，在研究加速度a與小車的質(zhì)量M的關(guān)系時(shí)，由于沒有注意始終滿足M?m的條件，結(jié)果得到的圖象應(yīng)是圖中的()5．如下圖的是做探究牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶，相鄰記數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為T，間距x1、x2、x3……xn已測(cè)量出．(1)請(qǐng)寫出三個(gè)不同的計(jì)算加速度的表達(dá)式．(2)甲、乙兩同學(xué)用同一裝置做實(shí)驗(yàn)，畫出了各自的a－F圖象(如下圖)這兩個(gè)同學(xué)在做實(shí)驗(yàn)時(shí)，采用的哪一個(gè)物理量不同？試比擬其大?。走^關(guān)：6．某位同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌裝置做“探究加速度與物體所受力的關(guān)系〞的實(shí)驗(yàn)中，記錄了有關(guān)數(shù)值，如下表所示：砝碼質(zhì)量/(g)拉力近似值(g＝10m/s2)光電門1記錄時(shí)間/(s)(遮光條寬度1cm)滑塊速度v1(m/s)50.038100.027150.022200.019光電門2記錄時(shí)間/(s)(遮光條寬度1cm)滑塊速度v2(m/s)光電門1、2間距離/(cm)滑塊加速度a(m/s2)0.030200.021200.017200.01520請(qǐng)你幫助他：(1)填好表格中的有關(guān)數(shù)據(jù)．(2)畫出a－F圖象．(3)由圖象得到什么結(jié)論？7．在“驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律〞的實(shí)驗(yàn)中，采用如下圖的實(shí)驗(yàn)裝置，小車及車中砝碼的質(zhì)量用M表示，盤及盤中砝碼的質(zhì)量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動(dòng)的紙帶打上的點(diǎn)計(jì)算出．(1)當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足________時(shí)，才可以認(rèn)為繩對(duì)小車的拉力大小等于盤及盤中砝碼的重力．(2)一組同學(xué)在做加速度與質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，保持盤及盤中砝碼的質(zhì)量一定，改變小車及車中砝碼的質(zhì)量，測(cè)出相應(yīng)的加速度，采用圖象法處理數(shù)據(jù)．為了比擬容易地檢查出加速度a與質(zhì)量M的關(guān)系，應(yīng)該做a與________的圖象．(3)如圖(a)，甲同學(xué)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)做出的a－F圖線，說明實(shí)驗(yàn)存在的問題是________．(4)乙、丙同學(xué)用同一裝置做實(shí)驗(yàn)，畫出了各自得到的a－F圖線，如圖(b)所示，兩個(gè)同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)的哪一個(gè)物理量取值不同？8．為了探究加速度與力的關(guān)系，使用如下圖的氣墊導(dǎo)軌裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．其中G1、G2為兩個(gè)光電門，它們與數(shù)字計(jì)時(shí)器相連，當(dāng)滑行器通過G1、G2光電門時(shí)，光束被遮擋的時(shí)間Δt1、Δt2都可以被測(cè)量并記錄，滑行器連同上面固定的一條形擋光片的總質(zhì)量為M，擋光片寬度為D，光電門間距離為x，牽引砝碼的質(zhì)量為m.答復(fù)以下問題：(1)實(shí)驗(yàn)開始應(yīng)先調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的螺釘，使氣墊導(dǎo)軌水平，在不增加其他儀器的情況下，如何判定調(diào)節(jié)是否到位？答：________________________________________________________________________(2)假設(shè)取M＝0.4kg，改變m的值，進(jìn)行屢次實(shí)驗(yàn)，以下m的取值不適宜的一個(gè)是________．A．m1＝5gB．m2＝15gC．m3＝40gD．m4＝400g(3)在此實(shí)驗(yàn)中，需要測(cè)得每一個(gè)牽引力對(duì)應(yīng)的加速度，其中求得的加速度的表達(dá)式為：________________________________________________________________________.(用Δt1、Δt2、D、x表示)9．如圖(a)為實(shí)驗(yàn)中用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條較理想的紙帶，紙帶上A、B、C、D、E、F、G為七個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔是0.1s，距離如圖，單位是cm，小車的加速度是________m/s2，在驗(yàn)證質(zhì)量一定時(shí)加速度a和合外力F的關(guān)系時(shí)，某學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了如下圖的a－F圖象，其原因是________．10．現(xiàn)要驗(yàn)證“當(dāng)質(zhì)量一定時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)的加速度與它所受的合外力成正比〞這一物理規(guī)律．給定的器材如下：一傾角可以調(diào)節(jié)的長(zhǎng)斜面(如圖)、小車、計(jì)時(shí)器一個(gè)、米尺．(1)填入適當(dāng)?shù)墓交蛭淖?，完善以下?shí)驗(yàn)步驟(不考慮摩擦力的影響)：①讓小車自斜面上方一固定點(diǎn)A1從靜止開始下滑至斜面底端A2，記下所用的時(shí)間t.②用米尺測(cè)量A1與A2之間的距離x，那么小車的加速度a＝________.③用米尺測(cè)量A1相對(duì)于A2的高度h.設(shè)小車所受重力為mg，那么小車所受合外力F＝________.④改變________，重復(fù)上述測(cè)量．⑤以h為橫坐標(biāo)，1/t2為縱坐標(biāo)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作圖．如能得到一條過原點(diǎn)的直線，那么可以驗(yàn)證“當(dāng)質(zhì)量一定時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)的加速度與它所受的合外力成正比〞這一規(guī)律．(2)在“驗(yàn)證牛頓第二定律〞的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，有一位同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)測(cè)量作出了圖乙中的A圖線．試分析①A圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是__________________________________________；②A圖線上部彎曲的原因是________________________________________________．能力提升：11．如圖甲所示，用水平力F拉動(dòng)物體在水平面上做加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)改變拉力的大小時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)的加速度a也隨之變化，a和F的關(guān)系如圖乙所示，取g＝10m/s2.(1)根據(jù)圖線所給的信息，求物體的質(zhì)量及物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)．(2)假設(shè)改用質(zhì)量是原來(lái)2倍的同種材料的物體，請(qǐng)?jiān)趫D乙的坐標(biāo)系上畫出這種情況下的a－F圖線(要求寫出作圖的根據(jù))．2.在做“驗(yàn)證牛頓第二定律〞的實(shí)驗(yàn)時(shí)，計(jì)算出各紙帶的加速度后，將測(cè)得的反映加速度a和力F關(guān)系的有關(guān)資料記錄在表1中.將測(cè)得的反映加速度a和質(zhì)量M關(guān)系的資料列在表2中.表1a/(m·s-2)1.984.065.958.12F/N1.002.003.004.00表2a/(m·s-2)2.042.663.233.980.500.670.801.00〔1〕根據(jù)表中所列數(shù)據(jù)，分別畫出a-F圖象和圖象.〔2〕從圖象可以判定：當(dāng)M一定時(shí)，a與F的關(guān)系為______；當(dāng)F一定時(shí),a與M的關(guān)系為_______.〔3〕由aF圖象可知，M=_______.〔4〕由圖象可知，F(xiàn)=_______.12.在做“驗(yàn)證牛頓第二定律〞的實(shí)驗(yàn)時(shí)，計(jì)算出各紙帶的加速度后，將測(cè)得的反映加速度a和力F關(guān)系的有關(guān)資料記錄在表1中.將測(cè)得的反映加速度a和質(zhì)量M關(guān)系的資料列在表2中.表1a/(m·s-2)1.984.065.958.12F/N1.002.003.004.00表2a/(m·s-2)2.042.663.233.980.500.670.801.00〔1〕根據(jù)表中所列數(shù)據(jù)，分別畫出a-F圖象和圖象.〔2〕從圖象可以判定：當(dāng)M一定時(shí)，a與F的關(guān)系為______；當(dāng)F一定時(shí),a與M的關(guān)系為_______.〔3〕由aF圖象可知，M=_______.〔4〕由圖象可知，F(xiàn)=_______.七、板書設(shè)計(jì)：七2實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系一、加速度與力的關(guān)系1.實(shí)驗(yàn)思路：保持質(zhì)量不變，探究a與F的關(guān)系2.數(shù)據(jù)分析二、加速度與質(zhì)量的關(guān)系1.實(shí)驗(yàn)思路：保持受力不變，探究a與M的關(guān)系2.數(shù)據(jù)分析三、制定實(shí)驗(yàn)方案時(shí)的兩個(gè)問題1.怎樣測(cè)量〔或比擬〕物體的加速度2.怎樣提供和測(cè)量物體所受的恒力四、怎樣由實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論八、教學(xué)反思：本節(jié)課先通過多媒體展示的畫面或通過復(fù)習(xí)前面的舊知識(shí)提出問題，然后通過實(shí)例大膽猜測(cè)〔或作出假設(shè)〕，再通過實(shí)驗(yàn)搜集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用圖象通過對(duì)數(shù)據(jù)分析，得出結(jié)論來(lái)驗(yàn)證假設(shè)，最后反復(fù)驗(yàn)證得出定律.讓學(xué)生深刻體會(huì)了探究實(shí)驗(yàn)的模式，培養(yǎng)了學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，樂于探究自然界的奧秘，深刻體驗(yàn)科學(xué)家探索自然規(guī)律的艱辛與喜悅.同時(shí)本節(jié)實(shí)驗(yàn)中的控制變量法是物理學(xué)研究問題的重要方法，本節(jié)課也讓學(xué)生親自設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、親自動(dòng)手操作，培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?dòng)手能力.九、教學(xué)資源：十、參考答案：1．[答案]C[解析]在作用力相同的情況下，質(zhì)量越大，速度的變化越慢，加速度越小，兩者可能成反比，那么用a－eq\f(1,m)圖象更容易判斷．2．[答案]B[解析]a－eq\f(1,m)圖象是通過原點(diǎn)的一條直線，那么a與eq\f(1,m)成正比，那么加速度a與質(zhì)量m成反比，A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確．物體的質(zhì)量為定值，故C、D選項(xiàng)錯(cuò)誤．3．[答案]BCD[解析]本實(shí)驗(yàn)先平衡摩擦力而后再把懸掛小盤的細(xì)繩系在小車上，所以A選項(xiàng)錯(cuò)誤．4．[答案]D[解析]在本實(shí)驗(yàn)中，小車的加速度a＝eq\f(F,M)＝eq\f(mg,M＋m)，那么繩子的張力F＝eq\f(Mmg,M＋m)，在研究加速度跟小車質(zhì)量M的關(guān)系時(shí)，保持m不變，假設(shè)橫軸為1/(M＋m)，那么a－1/(M＋m)圖象應(yīng)是過原點(diǎn)的直線，當(dāng)滿足M?m時(shí)，m可以忽略不計(jì)，a≈eq\f(mg,M)，a－1/M圖象還可以滿足圖象是過原點(diǎn)的直線；當(dāng)小車的質(zhì)量較小，不滿足M?m時(shí)，斜率將變小，圖象便發(fā)生彎曲．應(yīng)選D.5．[答案](1)(x2－x1)/T2eq\f(1,3T2)(x4－x1)eq\f(1,9T2)[(x6＋x5＋x4)－(x3＋x2＋x1)](2)兩者所用的小車和砝碼的總質(zhì)量不同，且m甲<m乙．[解析]圖象問題的分析要注意圖象的截距及斜率的物理意義．(1)利用x1、x2兩段，由Δx＝aT2得a＝(x2－x1)/T2因?yàn)閤2－x1＝aT2，x3－x2＝aT2，x4－x3＝aT2，所以x4－x1＝3aT2故a＝eq\f(1,3T2)(x4－x1)同理a＝eq\f(1,3T2)(x5－x2)＝eq\f(1,3T2)(x6－x3)所以3a＝eq\f(1,3T2)[(x4－x1)＋(x5－x2)＋(x6－x3)]即a＝eq\f(1,9T2)[(x6＋x5＋x4)－(x3＋x2＋x1)](2)在a－F圖象上，對(duì)應(yīng)F相同時(shí)，由圖象可知a甲>a乙，F(xiàn)相同時(shí)加速度與質(zhì)量成反比，那么m甲<m乙，即甲、乙兩同學(xué)的實(shí)驗(yàn)所用小車和砝碼的總質(zhì)量不同，且m甲<m乙．6．[答案](1)拉力近似值/Nv1v2a0.050.260.330.10.100.370.470.20.150.450.580.30.200.530.660.4(2)如下圖．(3)由圖象是一條直線說明，加速度與物體所受的合外力成正比．7．[答案](1)M?m(2)eq\f(1,M)(3)平衡摩擦力時(shí)木板傾角過大(4)兩小車及車上砝碼的總質(zhì)量不同[解析](1)只有M與m滿足M?m才能使繩對(duì)小車的拉力近似等于盤及盤中砝碼的重力．(2)由于a∝eq\f(1,M)，所以a－eq\f(1,M)圖象應(yīng)是一條過原點(diǎn)的直線，所以數(shù)據(jù)處理時(shí)，常作出a與eq\f(1,M)的圖象．(3)平衡摩擦力時(shí)木板傾角過大．(4)兩小車及車上的砝碼的總質(zhì)量不同時(shí)，a－F圖象的斜率也就不同．8．[答案](1)取下牽引砝碼，M放在任意位置都不動(dòng)；或取下牽引砝碼，輕推滑行器M，數(shù)字計(jì)時(shí)器記錄每一個(gè)光電門的光束被擋的時(shí)間Δt都相等．(2)D(3)a＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(D,Δt2)))2－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(D,Δt1)))2,2x)[解析](1)如果氣墊導(dǎo)軌水平，那么不掛砝碼時(shí)，M應(yīng)能在任意位置靜止不動(dòng)，或推動(dòng)M后能使M勻速運(yùn)動(dòng)．(2)應(yīng)滿足M?m，故m4＝400g不適宜．(3)由v1＝eq\f(D,Δt1)，v2＝eq\f(D,Δt2)，veq\o\al(2,2)－veq\o\al(2,1)＝2ax可得：a＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(D,