人教版必修一4.2　实验：探究加速度与力、质量的关系　教案

实验：探究加速度与力、质量的关系重/难点重点：1. 怎样测量物体的加速度。2怎样提供和测量物体所受的力。难点：指导学生选器材，设计方案，进行实验，作出图象，得出结论。重/难点分析重点分析：加速度的测量：由纸带根据公式x，结合逐差法计算出小车的加速度。在现实中，仅受一个力的情况几乎是不存在的。一个单独的力的作用效果与跟它大小、方向都相同的合力的作用效果是相同的，因此，在实验中我们只要测出物体所受的合力即可。难点分析：本节是探索规律的实验，就是让学生亲身体验探究过程。在教师的引导下学生动手、动脑进行设计研究，体会通过控制变量来研究物理规律的重要方法，在研究电阻、电容等实验中都会用到此法。只有让学生在实际的设计和操作中才能使学生体会到物理学研究的方法，达到掌握方法、提高能力的目的。突破策略一、加速度与力的关系让学生阅读课本，明确以下两个方面内容：1.实验的基本思路：保持物体的质量不变，测量不同力下的加速度，分析加速度与力的关系。2.实验数据的分析：根据定性分析判断结果：力越大，加速度越大，猜测aF,。（1）设计表格，如： 次数项目123456F/Na/（ms-2）(2)建立坐标系如图4-2-2：图4-2-2（3）描点（4）连线通过得到的图线，分析a与F的关系。实验发现a-F图象是一条过原点的直线。改变小车的质量重复上面步骤，看得出的图象有什么不同。二、加速度与质量的关系让学生阅读课本，明确以下两个方面的内容：1. 实验的基本思路：保持物体受力不变，测量不同质量下的加速度，分析加速度与质量的关系。2. 实验数据的分析：根据定性分析判断结果：质量越大，加速度越小，猜测a,。（1）设计表格，如：次数项目123456a/ms-2m/kg/kg-1/kg-n（2）建立坐标系如图4-2-3：a-或a-图4-2-3（3）描点（4）连线得到图线分析，分析a与m的关系。为了增强学生做实验的目的性，引导学生分析以下内容：这个实验需要测量的物理量有三个：物体的速度、物体所受的力、物体的质量。质量可用天平测量，本实验要解决的主要问题是怎样测量加速度和怎样提供与测量物体受到的力。三、制定实验方案时的两个问题图4-2-41怎样测量（或比较）物体的加速度，你能想到哪些方法？让学生思考后回答：用如图4-2-4所示的装置：在一端有滑轮的长木板上，放一小车，通过细绳另一端的钩码拉小车。（1）让物体做初速度为零的匀加速直线运动，用刻度尺测量物体运动的位移，用秒表测量出运动的时间，由x=公式算出。（2）让物体做初速度为零的匀加速直线运动。在运动物体后安装一条通过打点计时器的纸带，根据纸带上打出的点来测量加速度。（3）直接用加速度计测量。总结：这些方法的共同特点是直接测出了加速度的大小，我们要探究的是加速度与其他量之间的比例关系，如果不直接测出加速度，我们能否找出加速度和质量之间的定量关系呢？学生思考后回答：如果测出两个初速度为零的匀加速直线运动在相同时间内发生的位移、,位移之比就是加速度之比。如果测出两个初速度为零的匀加速直线运动物体在相同位移内所用时间、，时间比的平方就是加速度之比的倒数。2怎样提供和测量物体所受的恒力。现实中，除了真空中抛出或落下的物体（仅受重力）外，仅受一个力的物体几乎是不存在的。然而，一个单独的力的作用效果与跟它大小、方向都相同的合力的作用效果是相同的，因此，实验中力F的含义可以是物体所受的合力。那么，如何为一个运动的物体提供一个恒定的合力？如何测出这个合力呢？交流讨论：用前边测加速度的器材，使物体做匀加速运动的力就是物体的合力，这个合力就等于钩码的重力。通过改变钩码的个数就可以改变物体所受的合力，通过测量钩码的重力就可测得物体所受的合力。注意事项：（1）在钩码质量远小于小车质量的条件下，钩码的重力大小才近似等于小车所受合力。（2）小车在运动时还受到木板对它的滑动摩擦力，那么我们如何减小滑动摩擦力，使物体所受的合力尽可能接近钩码的重力？学生交流讨论，大胆设想，并小组总结。结论：（1）换用接触面光滑的木板。（2）平衡滑动摩擦力。方法：将木板一端垫高，让小车从木板上能匀速滑动。根据上面讨论的内容选定自己的实验方案进行实验，记录实验数据。学生进行分组实验，教师巡回指导。四、怎样由实验结果得出结论学生分组实验结束后，利用前面的方法处理实验数据，分析得出实验结论，让小组代表发言。教师对各小组学生的实验方案、数据处理方法、实验结论等情况进行评价，让学生明确，只要设计方案合理，亲身体验探究过程，至于能否得出正确结果并不多么重要。例1. 在“验证牛顿第二定律”的实验中，在研究加速度a与小车的质量M的关系时，由于没有注意始终满足Mm的条件，结果得到的图象应是图中的()解析： 在本实验中， 小车的加速度a， 则绳子的张力F，在研究加速度跟小车质量M的关系时，保持m不变，若横轴为1/(Mm)，则a1/(Mm)图象应是过原点的直线，当满足Mm时，m可以忽略不计，a，a1/M图象还可以满足图象是过原点的直线；当小车的质量较小，不满足Mm时，斜率将变小，图象便发生弯曲。故选D。突破反思本节课先通过多媒体展示的画面提出问题，然后通过实例大胆猜测（或作出假设），再通过实验搜集实验数据，利用图象通过对数据分析，得出结论来验证假设，最后反复验证得出定律。让学生深刻体会了探究实验的模式，培