高中物理4.2实验探索加速度与力质量的关系导学案新人教版必修120170713179.doc
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1、第四章 牛顿运动定律第二节 实验探索加速度与力、质量的关系【学习目标】1.了解实验过程,体验科学研究的方法;了解控制变量法研究物理规律。2掌握利用图象处理实验数据的方法。【重点 难点】1、控制变量法探究物理规律。2、实验设计与实验数据分析处理方法。预习案【自主学习】1、本节通过实验要探究哪三个量的关系?通过什么方法设计实验?2、怎样测量(或比较)物体的加速度3、怎样提供和测量物体所受的恒力4、怎样进行数据处理?5、实验中平衡摩擦力的目的和方法是什么? 【学始于疑】(请将预习中不能解决的问题记录下来,供课堂解决。)探究案【合作探究】探究加速度与力、质量的关系: 1用天平测出小车和小盘(包括其中砝
2、码)的质量分别为M0、m0,并把数值记录下来2如图将实验器材安装好(小车上不系绳) 3把木板无滑轮的一端下面垫一薄木板,平衡摩擦力 4将重物通过细绳系在小车上,接通电源放开小车,用纸带记录小车的运动情况;取下纸带并在纸带上标上号码及此时所挂重物的重力mo g 5保持小车的质量不变,改变小盘(包括其中砝码)的质量,重复步骤4多做几次实验,每次小车从同一位置释放,并记录好相应纸带重物的重力m1g、m2 g表1:M不变,加速度a与受力的关系实验次数n小车受力F/N加速度a/(ms2)12345 6保持小车所受的合外力不变,在小车上加砝码,并测出小车和放上砝码后的总质量M1,接通电源放开小车,用纸带记
3、录小车的运动情况,取下纸带并在纸带上标上号码 7继续在小车上加放砝码,重复步骤6,多做几次实验,在每次得到的纸带上标上号码表2:F不变,加速度与质量的关系实验次数n小车质量M/kg加速度a/(ms2)12345 8利用以上两表中的数据,分别在坐标系中作出M不变时,a一F图象和F不变时,a一M图象实验注意事项对于教材提供的实验“参考案例”,操作时应注意以下几点:牵引小车的砝码应有10g、20g、50g等规格。没有小规格砝码,可用沙桶装沙替代,质量用天平称量。探究加速度与力的关系:小车质量为200g,两车上面均可加100g左右的砝码。保持其中一个小车所挂砝码不变(如20g),另一小车所挂砝码逐渐加
4、大,但不要过大。砝码质量过大,会使图象线性变差。探究加速度与质量的关系:一车质量固定为300g,另一车质量可自200g起,逐次增加砝码至700g800g。牵引小车的砝码以30g40g为宜。小车质量过大,夹子不容易夹注车后拖线,造成位移误差。小车后所系线绳要用适当粗些的棉绳,当夹子夹住线绳时不会滑动。如果用表面较光滑的尼龙绳,当夹子闭合时线绳还会被小车拖一段距离才会停住。解决的办法可在尼龙绳上擦一些松香,以增大线绳与夹子之间的摩擦力。选择口宽、弹力大的夹子,使夹子张开和闭合动作要迅捷有力。动作缓慢,会使某些夹子张开夹口时两侧张开的程度不一样,张开较小的一侧所控制的小车拖绳受阻,影响到小车运动。注
5、意小车运动停止的位置不能与定滑轮相碰。实验中如果小车碰到定滑轮才松手让夹子夹住拖线,则与定滑轮相碰的小车位移偏小而产生误差。 【思考】本实验误差有哪些? 【课堂小结】【当堂检测】 1.在探究物体的加速度与力、质量的关系时,采用了一种科学方法,叫 ,即先控制物体的 不变,探究加速度与力的关系;再控制 不变,探究加速度与质量的关系;最后再综合起来,得到加速度与力和质量的关系. 2在误差允许的范围内得出的结论是: 当M不变时,a与F成什么关系? 当F不变时,a与M成什么关系?3 在本探究实验中,为什么可用两车的位移之比表示加速度之比?【课后巩固】1、在利用打点计时器探究加速度与力、质量关系的实验中,
6、以下做法正确的是( )A. 平衡摩擦力时,应将重物用细绳通过定滑轮系在小车上B. 每次改变小车的质量时,不需要重新平衡摩擦力C. 实验时,先放开小车,后接通电源D.“重物的质量远小于小车的质量”这一条件如不满足,对探究过程也不会产生影响2、在研究加速度与质量的关系时,为什么要用为横坐标,加速度a为纵坐标,描绘a图象,而不是描绘am图象?aOF(a)aOF(b)图414AB3 在“探究加速度与力、质量的关系”这一实验中,有两位同学通过测量,分别作出a一F图象,如图414(a)(b)中的A、B线所示;试分析: (1)A线不通过坐标原点的原因是 ; (2)B线不通过坐标原点的原因是 。4、某同学用弹
7、簧测力计、木块和细绳去粗略测定木块与固定斜面之间的动摩擦因数。设此斜面的倾角不大,不加拉力时木块在斜面上保持静止。(1)是否要用测力计称出木块的重力?(2)写出实验的主要步骤。(3)推导出求的计算式。答案:自主合作:1 (1)实验要探究的内容:力是物体产生加速度的原因,有力作用在物体上,就有加速度产生,且力越大,产生的加速度也越大。在相同力的作用下,加速度的大小还与物体的质量有关。因此,本实验要探究的内容是寻找加速度与力、质量三者间的关系。(2)探究实验的设计思路加速度既与力有关,又与质量有关,怎样通过实验研究它们间的关系呢?当一个物理量与多个因素有关时,为了弄清它们之间的关系,物理学中常用的
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