高中物理：人教版高中物理必修1第4章第2節(jié)實(shí)驗(yàn)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系(教案)

1、第 4 章第 2 節(jié) 實(shí)驗(yàn) 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系【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?！具^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)。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?！厩楦袘B(tài)度與價(jià)值觀】1 、通過實(shí)驗(yàn)探究激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神。2、使學(xué)生體驗(yàn)探索自然規(guī)律的艱辛與喜悅?！窘虒W(xué)過程】【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹? 學(xué)會(huì)用控制變量法研究物理規(guī)律。2驗(yàn)證牛頓第二定律。3掌握利用圖象處理數(shù)據(jù)的方法?！緦?shí)驗(yàn)原理】探究加速度a 與力 F 及質(zhì)量 M 的關(guān)系

2、時(shí)，應(yīng)用的基本方法是控制變量法，即先控制一個(gè)參量 小車的質(zhì)量M 不變，探究加速度a 與力 F 的關(guān)系；再控制小盤和砝碼的質(zhì)量不變，即力 F 不變，探究加速度a 與小車質(zhì)量M 的關(guān)系?！緦?shí)驗(yàn)器材】打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、復(fù)寫紙、小車、一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板、小盤、夾子、細(xì)繩、低壓交流電源、導(dǎo)線、天平、刻度尺、砝碼、薄木塊?！緦?shí)驗(yàn)步驟】1 稱量質(zhì)量：用天平測(cè)小盤的質(zhì)量m0 和小車的質(zhì)量M 0。2安裝器材：按照實(shí)驗(yàn)原理圖所示裝置把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，只是不把懸掛小盤的細(xì)繩系在小車上（即無小車牽引力）。3平衡摩擦力：在長(zhǎng)木板的不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木塊，反復(fù)移動(dòng)薄木塊的位置，直至小車在不掛小盤和祛碼的情

3、況下能沿木板做勻速直線運(yùn)動(dòng)為止。4.測(cè)量加速度：（1）保持小車的質(zhì)量不變：把小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，掛上小盤和祛碼，先接通電源，再讓小車拖著紙帶在木板上勻加速下滑，打出一條紙帶。計(jì)算小盤和祛碼的重力， 即為小車所受的合力，由紙帶計(jì)算出小車的加速度，并把力和對(duì)應(yīng)的加速度填入表（一）中。改變小盤內(nèi)祛碼的個(gè)數(shù)，并多做幾次。（2）保持小盤內(nèi)的祛碼個(gè)數(shù)不變：在小車上放上祛碼改變小車的質(zhì)量，讓小車在木板上滑動(dòng)打出紙帶。計(jì)算祛碼和小車的總質(zhì)量M,并由紙帶計(jì)算出小車對(duì)應(yīng)的加速度，并將所對(duì)應(yīng)的質(zhì)量和加速度填入表（二）中。改變小車上祛碼的個(gè)數(shù)，并多做幾次。表（一）實(shí)驗(yàn)次數(shù)加速度a/(m s 2)小車受力F/N1234

4、表（二）實(shí)驗(yàn)次數(shù)加速度a/(m s 2)小車和祛碼的總質(zhì)量M/kg小車和祛碼的總質(zhì)量的倒數(shù)M1/kg 11234【數(shù)據(jù)處理】1 .計(jì)算加速度：在紙帶上標(biāo)明計(jì)數(shù)點(diǎn)，測(cè)量各計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，根據(jù)逐差法計(jì)算各條紙帶 對(duì)應(yīng)的加速度。2 .作圖象找關(guān)系：根據(jù)記錄的各組對(duì)應(yīng)的加速度a與小車所受牽引力 F,建立直角坐標(biāo)系,描點(diǎn)畫a -F圖象，如果圖象是一條過原點(diǎn)的傾斜直線，便證明加速度與作用力成正比。再1根據(jù)記錄的各組對(duì)應(yīng)的加速度a與小車和祛碼總質(zhì)重 M,建立直角坐標(biāo)系，描點(diǎn)回a -M圖象，如果圖象是一條過原點(diǎn)的傾斜直線，就證明了加速度與質(zhì)量成反比?！菊`差分析】1 .系統(tǒng)誤差(1)產(chǎn)生原因：實(shí)驗(yàn)原理不完善引起

5、的誤差。本實(shí)驗(yàn)用小盤和祛碼的總重力mg代替對(duì)小車的拉力，而實(shí)際上小車所受的拉力要小于小盤和祛碼的總重力。小盤和祛碼的總質(zhì)量越小于小車的質(zhì)量，由此引起的誤差就越小。摩擦力平衡不準(zhǔn)確、紙帶和細(xì)繩不嚴(yán)格與木板平行。(2)減小方法：滿足小盤和祛碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。精確操作，確保平衡摩擦力以及紙帶和細(xì)繩嚴(yán)格與木板平行。2 .偶然誤差(1)產(chǎn)生原因：質(zhì)量測(cè)量不準(zhǔn)確、計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離測(cè)量不準(zhǔn)確。(2)減小方法：多次測(cè)量求平均值?！咀⒁馐马?xiàng)】1 .平衡摩擦力：在平衡摩擦力時(shí)，不要把懸掛小盤的細(xì)繩系在小車上，即不要給小車加任何牽引力，并要讓小車拖著紙帶勻速運(yùn)動(dòng)。平衡了摩擦力后，不管以后是改變小盤和祛碼的總質(zhì)

6、量還是改變小車和祛碼的總質(zhì)量，都不需要重新平衡摩擦力。2 .實(shí)驗(yàn)條件：每條紙帶都必須在滿足小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤和祛碼的總質(zhì)量的條件下打出。只有如此，小盤和祛碼的總重力才可視為小車受到的拉力。3 . 一先一后一按?。焊淖兝托≤囐|(zhì)量后，每次開始時(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，再放開小車，且應(yīng)在小車到達(dá)定滑輪前按住小車。4 .作圖：作圖時(shí)，兩坐標(biāo)軸的比例要適當(dāng)，要使盡可能多的點(diǎn)落在所作直線上，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)盡可能對(duì)稱地分布在所作直線兩側(cè)。另一個(gè)方案： 保持力不變保持小車質(zhì)量不變(-)實(shí)驗(yàn)方案原理L控制城不變，探究與F 的關(guān)系”在相同的時(shí)間內(nèi)，兩小不移動(dòng)的距離分別為：F1丸產(chǎn)毛二:產(chǎn)

7、zpj/a2 = xl!x1 出陽(yáng)、x2 2.同理，控制產(chǎn)相同.探究與m的關(guān)系。為什么 X2/X1可以表示小車 2的加速度a?為什么F2/ Fi可以表示小車 2所受的拉力 F?4的X2/X1可以表示小車 2的加速度 a?為什么為什么M2 / M1可以表不小車 2的質(zhì)量 m ?為什么M1 / M2又表示小車 2的1/m ?（二）誤差分析1 .小車質(zhì)量 m應(yīng)比重物的質(zhì)量 m大得多，其原理將在后面的牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)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，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(shí)候夾子夾住一根拖線，而另一根未被夾住， 對(duì)

8、應(yīng)小車仍向前運(yùn)動(dòng)，這些都是造成位移誤差的原因。3 .小車運(yùn)動(dòng)停止時(shí)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?！镜湫屠}】某同學(xué)設(shè)計(jì)了 “探究加速度a與物體所受合力 F及質(zhì)量m的關(guān)系”實(shí)驗(yàn).圖（a） 為實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖，A為小車，B為某種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，C為裝有細(xì)砂的小桶，D為一端帶有定 滑輪的長(zhǎng)方形木板， 實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為細(xì)繩對(duì)小車?yán)?F等于細(xì)砂和小桶的總重量，小車運(yùn)動(dòng)的加速度a可用紙帶上打出的點(diǎn)求得。.*（1）圖（b）為實(shí)驗(yàn)中所用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的學(xué)生電源。由學(xué)生電源可以判斷該同學(xué)選用的是圖（c）中的 （填“甲”或“ 乙”）計(jì)時(shí)器。上述圖（b）的安裝中

9、存在的 錯(cuò)誤有：（2）在“探究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系”時(shí)，保持細(xì)砂和小桶質(zhì)量不變 改變小車質(zhì)量m, 分別記錄小車加速度 a與其質(zhì)量m的數(shù)據(jù).在分析處理時(shí)，該組同學(xué)存在兩種方案； 甲同 學(xué)認(rèn)為應(yīng)該根據(jù)實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的數(shù)據(jù)作出小車加速度a與其質(zhì)量m的圖象；乙同學(xué)認(rèn)為應(yīng)1該根據(jù)實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的,數(shù)據(jù)作出小車加速度 a與其質(zhì)量倒數(shù) 上的圖象。兩位同學(xué)都按照自m己的方案將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中進(jìn)行了標(biāo)注，但尚未完成圖象（如下圖所示）.你認(rèn)為同學(xué) .（填“甲”、“乙”）的方案更合理.請(qǐng)繼續(xù)幫助該同學(xué)作出坐標(biāo)中的圖象。VT .J-J -F r S-i一 *1 JB J4P F I 措辛 f上-1 1r4TL41TLiX .科工 i r tt1 - 1Y4T448y Tr- *人i 1f6- t、上 ,ik 1 4 * .1 -4 il fl -nnj 1.1 nlul 4- 。l-;-3（3）在“探究加速度