第2節(jié)《實驗：探究加速度與力、質量的關系》省公開課一等獎全國示范課微課金獎課件

金太陽好教育云平臺第四章牛頓運動定律第二節(jié)試驗：探究加速度與

力、質量關系1/35利用視頻《動漫定性試驗》，說明用一樣大小力推不一樣質量蕩秋千人，擺動幅度不一樣；用不一樣力推同一人，擺動幅度也不一樣，說明加速度與力、質量都相關系。那么，加速度與力、質量有什么關系呢？本節(jié)課我們經(jīng)過試驗來探究加速度與力、質量關系。導入新課。關于試驗基本思緒，學生在初中已很清楚，本節(jié)課設計了讓學生結合本身生活經(jīng)驗和一些常識，對加速度與力、質量之間定量關系進行合理猜測。這與試驗數(shù)據(jù)處理直接相關。設計合理試驗方案，控制變量方法應用，試驗數(shù)據(jù)處理是本章重點，課件設計時重點進行了考查，怎樣測量（或比較）物體加速度，怎樣提供和測量物體所受合外力是本節(jié)學生了解難點。經(jīng)過講解和習題訓練，加深學生了解。最終，再設計4個課堂檢測題，來檢測學生掌握情況，發(fā)覺存在問題。2/351.了解探究加速度與力、質量關系合理性和必要性。

2.了解試驗思緒合理性，以及用圖像處理試驗數(shù)據(jù)有效性。3.體驗怎樣平衡摩擦阻力、減小試驗系統(tǒng)誤差操作方法。4.體會整個探究過程科學嚴謹和合理性。學習重點：1.控制變量法使用。2.怎樣提出試驗方案并使試驗方案合理可行。3.試驗數(shù)據(jù)分析與處理。學習難點：1.怎樣提出試驗方案并使試驗方案合理可行。2.試驗數(shù)據(jù)分析與處理。3/351.播放素材視頻《動漫定性試驗》內(nèi)容。2.用一樣大小力推不一樣質量蕩秋千人，擺動幅度不一樣；用不一樣大小力推同一蕩秋千人，擺動幅度不一樣。那么，力、質量、加速度三者有什么關系呢？本節(jié)課我們就經(jīng)過試驗來研究加速度與力、質量關系。/edu/ppt/ppt_playVideo.action?mediaVo.resId=55efd921af508f0099b1cc994/35復習回顧1.速度是描述物體運動狀態(tài)物理量；加速度是描述物體運動狀態(tài)改變快慢物理量。3.加速度大小與物體受力大小相關。加速度大小與物體質量大小相關。2.牛頓第一定律：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，除非作用在它上面力迫使它改變這種狀態(tài)。即力是產(chǎn)生加速度原因。5/35一、試驗目標1.探究加速度與力定量關系。2.探究加速度與質量定量關系。二、試驗原理采取控制變量法1.當質量一定時，研究加速度與合外力關系a∝F合。2.當力一定時，研究加速度與質量關系a∝1/m。6/35mF1mF2F1<F2m2Fm1<m2m1F結論：當物體質量一定時，物體加速度伴隨力增大而增大。結論：當力大小一定時，物體加速度伴隨質量增大而減小。注意：這里力指是物體所受合外力控制變量法7/35明確幾個問題:2.怎樣由試驗得出結論?1.怎么設計這個試驗?測量哪些量?怎么測量?

a、F、m

求出物體所受協(xié)力m：a:F:天平？數(shù)據(jù)處理m不變時，a與

F關系F

不變時，a與m

關系8/35三、試驗設計試驗方案一：測加速度法試驗方案二：設計對比試驗9/35鉤碼紙帶打點計時器小車小車:打點計時器:測量小車運動過程中加速度鉤碼：重力提供拉力研究對象，可用天平稱其質量協(xié)力F=?GFNFf一、測加速度法（一）試驗裝置10/351.合外力在什么時候等于線拉力？2.線拉力在什么時候等于鉤碼重力？平衡摩擦力：將長木板平放在試驗桌上，在長木板不帶定滑輪一端下面墊上一塊薄木板，重復移動薄木板位置，直至小車在斜面上運動時以保持勻速運動狀態(tài)，這時小車受到摩擦力(包含小車所受摩擦力和打點計時器對小車之后所拖紙帶摩擦力)恰好與小車所受重力在斜面方向上分力平衡。理論計算表明：在鉤碼質量遠小于小車質量時，線拉力近似等于鉤碼重力。11/35（二）試驗步驟1.用天平測出小車質量。2.安裝好試驗裝置，在小車上裝好紙帶，紙帶另一端穿過計時器限位孔，調整木板傾斜程度，平衡摩擦力。3.控制小車質量不變，用細線將鉤碼與小車相連（鉤碼質量遠小于小車質量），打開打點計時器，釋放小車，測出一組數(shù)據(jù)。4.改變鉤碼質量，多測幾組數(shù)據(jù)。5.控制鉤碼質量不變，改變小車質量，再測幾組數(shù)據(jù)。12/35F/Na/m·s-20.150.300.450.600.7500.10.20.30.4

0.5當小車質量不變時次數(shù)F/Na/m·s-2123450.10

0.1460.200.3020.300.4280.400.5920.500.7511.探究加速度與協(xié)力關系怎樣更直觀地處理數(shù)據(jù)？13/35m/kga/m·s-20.20.40.60.81.000.20.40.60.81.01.2當拉力不變時次數(shù)m/kga/m·s-2123451/m(kg-1)2.502.001.331.000.830.400

0.8610.500

0.6920.750

0.4701.000

0.3521.200

0.2902.探究加速度與質量關系1/m(kg-1)a/m·s-20.20.40.60.81.000.51.01.52.02.514/35（三）試驗結論m一定時，a∝FF一定時，a∝1/mF/Na/m·s-20.150.300.450.600.7500.10.20.30.4

0.51/m(kg-1)a/m·s-20.20.40.60.81.000.51.01.52.02.515/35不變保持力方案二：設計對比試驗設計方案保持小車質量不變16/35（一）試驗方案原理x1x2F1F2在相同時間內(nèi)，兩小車移動距離分別為:a1/

a2=x1/x2測量出x1、x21.控制m

不變，探究a

與F

關系。2.同理，控制F

相同，探究a與m關系。17/35保持物體質量不變，測量物體在不一樣力作用下加速度，分析加速度與力關系小車質量M=

g，車上砝碼質量m=

g，小盤質量M′=

g次數(shù)小車1小車212345位移x1/cm位移x2/cm(M′+m2)

(表示F2大小)盤中砝碼m23000105020304060盤中砝碼m1(M′+m1)

(表示F1大小)7018/35F2/F1x2/x1O次數(shù)1234x2x1F2F1結論：m一定時，a∝FaFa1a219/35為何x2/x1能夠表示小車2加速度a

?為何F2/F1能夠表示小車2所受拉力F

?20/35保持物體所受力相同，測量不一樣質量物體在該力作用下加速度，分析加速度與質量關系小車質量M=

g，小盤質量m=

g，盤中砝碼質量M′=

g次數(shù)小車1小車212345位移x1/cm位移x2/cmM+m2

車上砝碼m230065010050150200250車上砝碼m1M+m1300小車1質量M1小車2質量M221/35x2/x1O次數(shù)1234M2/M1x2x1M2M1M1/M2M1M2a1a2x2/x1Om1a結論：

F一定時，a∝1/m22/35為何x2/x1

能夠表示小車2加速度

a

?為何M2/M1能夠表示小車2質量m?為何M1/M2又表示小車2

1/m?23/35（二）誤差分析1．小車質量m

應比重物質量m′大得多，其原理將在后面牛頓運動定律應用中專門討論。二者差距越小，圖象線性越差。2．夾口密合性能，是造成誤差原因之一。因為小車質量和速度較大，夾子不易夾住小車后拖線；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原因。3．小車運動停頓時不能與定滑輪相碰。假如小車碰到定滑輪才松手讓夾子夾住拖線，則與定滑輪相碰小車位移偏小，產(chǎn)生誤差。24/35用天平稱出小車和小桶及內(nèi)部所裝砂子質量B.按圖裝好試驗器材C.把輕繩系在小車上并繞過定滑輪懸掛砂桶D.將電磁打點計時器接在6V電壓蓄電池上，接通電源，放開小車，打點計時器在紙帶上打下一系列點，并在紙帶上標明小車質量E.保持小桶及其中砂子質量不變，增加小車上砝碼個數(shù)，并統(tǒng)計每次增加后

M

值，重復上述試驗F.分析每條紙帶，測量并計算出加速度值G.作a－M關系圖象，并由圖象確定a－M

關系試驗步驟考查例1.在用如圖所表示裝置研究作用力F一定時，小車加速度a與小車質量M關系時，某位同學設計試驗步驟以下：25/35(1)該同學遺漏主要試驗步驟是

，該步驟應排在

步試驗之后。(2)在上述步驟中，有錯誤是

，應把

改為

。(3)在上述步驟中，處理不恰當是

，應把

改為

。平衡摩擦力BD6V蓄電池6V以下交流電壓學生電源Ga－1/Ma－M26/35例2.某試驗小組同學在“探究加速度與物體質量以及外力關系”試驗中，當物體質量一定時，分別依據(jù)試驗數(shù)據(jù)畫出了不一樣試驗圖象，如圖所示。則以下說法中正確是(

)數(shù)據(jù)處理考查A.形成圖甲原因是平衡摩擦力時長木板傾角過大B.形成圖乙原因是平衡摩擦力時長木板傾角過小C.形成圖丙原因是平衡摩擦力時長木板傾角過大D.形成圖丁原因是平衡摩擦力時長木板傾角過小AD27/35試驗數(shù)據(jù)處理例3.在“探究加速度與力、質量關系”試驗中，試驗裝置如圖所表示。(1)為驗證小車質量M不變時，a與F

成正比。小車質量M

和沙及桶質量m

分別選取以下幾組數(shù)值。應該用哪組效果會好(

)A.M＝500g，m

分別為50g、70g、100g、125gB.M＝500g，m

分別為20g、30g、40g、50gC.M＝200g，m

分別為50g、70g、100g、125gD.M＝200g，m

分別為30g、40g、50g、60gB28/35(2)有兩位同學經(jīng)過測量作出a－F

圖象，如圖甲、乙所示。試分析：A

圖線不經(jīng)過坐標原點原因是______________________________________；A

圖線上部彎曲原因是____________________________________________；B圖線在縱軸上有截距原因是______________________________________。沒有平衡摩擦力或摩擦力平衡不夠未滿足沙和沙桶質量m遠小于小車質量M平衡摩擦力過分29/35探究加速度與力、質量關系1.研究方法：2.數(shù)據(jù)處理方法：3.結論：控制變量法圖象法a∝F

a∝1/ma∝F/m30/351．關于“探究加速度與力、質量關系”試驗，以下說法中符合實際是(

)A.經(jīng)過同時改變小車質量及受到拉力研究，能歸納出加速度、力、質量三者之間關系B.經(jīng)過保持小車質量不變，只改變小車拉力研究，就能夠歸納出加速度、力、質量三者之間關系C.經(jīng)過保持小車受力不變，只改變小車質量研究，就能夠得出加速度、力、質量三者之間關系D.先不改變小車質量，研究加速度與力關系；再不改變受力，研究加速度與質量關系，最終歸納出加速度、力、質量三者之間關系D31/352.在做“探究加速度與力、質量關系”試驗時，某學生將試驗裝置如圖所表示安裝，準備接通電源后開始做試驗，但他裝置圖中有兩個顯著錯誤，請你指出來：（1）

（2）沒有平衡摩擦力打點計時器應使用低壓交流電源32/35(1)依據(jù)表中數(shù)據(jù)在如圖所示坐標中作出a－F圖象；3．某同學在“探究加速度與力、質量關系”試驗中，測得小車加速度