加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高一 來(lái)源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)
4.2 實(shí)驗(yàn):探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系

[目標(biāo)]
一、知識(shí)目標(biāo):
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)
二、能力目標(biāo):
指導(dǎo)學(xué)生知道用控制變量法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
三、德育目標(biāo)
1.通過(guò)探究實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)實(shí)事求是、尊重客觀規(guī)律的科學(xué)態(tài)度.
2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究激發(fā)學(xué)生的求知欲和創(chuàng)新精神.
3.培養(yǎng)學(xué)生合作的團(tuán)隊(duì)精神.
[重點(diǎn)]
1.控制變量法的使用.
2.如何提出實(shí)驗(yàn)方案并使實(shí)驗(yàn)方案合理可行.
3.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析與處理.
[教學(xué)難點(diǎn)]
1.如何提出實(shí)驗(yàn)方案并使實(shí)驗(yàn)方案合理可行.
2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析與處理
[課時(shí)安排]
2課時(shí)
[教學(xué)過(guò)程]
一、導(dǎo)入新課
利用多媒體投影圖4—2—1;

分組定性討論
組I:物體質(zhì)量一定,力不同,物體加速度有什么不同?
組2:力大小相同,作用在不同質(zhì)量的物體上,物體加速度有什么不同?
師:請(qǐng)組1的代表回答一下你們討論的結(jié)果.
組1生:當(dāng)物體質(zhì)量一定時(shí),物體的加速度應(yīng)該隨著力的增大而增大.
師:請(qǐng)組2的代表回答你們組討論的結(jié)果。
組2生:當(dāng)力大小相同時(shí),物體質(zhì)量越大,運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難以改變,所以質(zhì)量越大,加速度越。
師:物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變快慢取決于哪些因素?定性關(guān)系如何?
生l:應(yīng)該與物體的質(zhì)量和物體所受的力有關(guān)系.力越大,加速度越大;質(zhì)量越大,加速度越。
生2:這里指的力應(yīng)該是物體所受的合力,以上圖為例,物體所受的重力和支持力相等,不參與加速度的提供.
師:剛才進(jìn)行多媒體演示時(shí)一次是固定力不變,一次是固定質(zhì)量不變,這樣做有什么好處呢?
生:方便我們的研究.
師:這是研究多個(gè)變量之間關(guān)系的非常好的方法,我們把它稱作控制變量法.我們以前在什么地方學(xué)到過(guò)這種方法?
生1:在初中我們?cè)谔骄课矬w的密度與質(zhì)量、體積之間的關(guān)系時(shí)。
生2:在研究電流與電壓、電阻的關(guān)系時(shí).
師:好,我們這節(jié)課就用這種方法進(jìn)行探究加速度和力、質(zhì)量之間的關(guān)系.
二、新課教學(xué):
(一)加速度與力的關(guān)系
師:設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn),保持物體的質(zhì)量不變,測(cè)量物體在各個(gè)不同的力的作用下的加速度,分析加速度與力的關(guān)系.大家分組討論并且每組設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案,并說(shuō)明實(shí)驗(yàn)的原理.
分組討論
組l生1:我們是根據(jù)課本上的參考案例設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的(在投影儀上展示實(shí)驗(yàn)裝置如圖4—2—2).

組1生2:我們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理如下:因?yàn)閮蓚(gè)小車的初速度都為零,拉力大小不同,但對(duì)每個(gè)小車來(lái)說(shuō)保持不變,所以小車應(yīng)該做勻加速直線運(yùn)動(dòng).根據(jù)初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的位移公式x=at2/2可知,加速度和位移成正比,只要測(cè)量位移就可以得到加速度與受力之間的關(guān)系,力的大小可以根據(jù)盤中的砝碼求出來(lái).
師:下面請(qǐng)組2的代表發(fā)言.
組2生1:我們?cè)O(shè)計(jì)的方法和組1的差不多,我們是用了一輛小車,小車后面連接一條紙帶,用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄小車的運(yùn)動(dòng)情況,根據(jù)所打的點(diǎn)計(jì)算小車的加速度,然后再看所受的力和加速度的關(guān)系.
組2生2:為了消除摩擦力的影響,我們?cè)谀景逑旅鎵|了一個(gè)小木塊,當(dāng)小車沒(méi)有拉力時(shí)讓它在木板上勻速運(yùn)動(dòng).
師:這個(gè)同學(xué)的想法很好,這樣小車受到的繩子的拉力就等于小車受到的合力,下面請(qǐng)組3的同學(xué)代表發(fā)言.
組3生1:前面兩組的同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)都是物體的初速度為零,我們可以利用氣墊導(dǎo)軌設(shè)計(jì)一個(gè)更為一般的方法,讓導(dǎo)軌傾斜不同的角度,滑塊所受的力就是重力的分力,讓滑塊滑過(guò)軌道中間的兩個(gè)光電門,記錄經(jīng)過(guò)光電門的速度和兩個(gè)光電門的距離,根據(jù)公式x=(v2-v02)/2a可以求出加速度的大小,從而可以得到加速度和力的關(guān)系.
師:好的,在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前還應(yīng)該先設(shè)計(jì)自己的實(shí)驗(yàn)表格來(lái)記錄一下自己的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).那么你是怎樣設(shè)計(jì)表格使你的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得以記錄的呢?
生1:水平面長(zhǎng)木板與小車,車后用繩控制小車運(yùn)動(dòng),兩車質(zhì)量相同.表格設(shè)計(jì)如下:
參考表格
小車l 小車2
次數(shù) 拉車砝碼(s) 位移x1/cm 拉車砝碼(s) 位移x2/cm
1
2
3
4
5

生2:用一輛小車,測(cè)量加速度
次數(shù) 拉車砝碼(g) 加速度a1 拉車砝碼(e) 加速度a2
1
2
3
4
5
師:好,現(xiàn)在大家就根據(jù)自己設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn),把數(shù)據(jù)填人設(shè)計(jì)的表格內(nèi).
學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn),老師巡回指導(dǎo),幫助實(shí)力較弱的小組完成實(shí)驗(yàn)
師:現(xiàn)在請(qǐng)各小組簡(jiǎn)要進(jìn)行一下實(shí)驗(yàn)報(bào)告.
組1生1:我們根據(jù)課本上的參考案例進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),因?yàn)橐阎≤嚨募铀俣群臀灰瞥烧龋ㄟ^(guò)驗(yàn)證位移和受力之間的關(guān)系,即可得出加速度和受力的關(guān)系.
師:實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是怎樣進(jìn)行處理的呢?
組1生2:我用的是位移和對(duì)應(yīng)力的比值.
組1生3:通過(guò)我們的討論,我們發(fā)現(xiàn)用作圖的方法能更好地表示位移(即加速度)和力的關(guān)系.關(guān)系圖表如圖4—2—3所示;可得在研究物體質(zhì)量不變的情況下,物體的加速度與物體所受的外力成正比.
組2生:我們通過(guò)處理小車后面的紙帶,計(jì)算出小車的加速度,通過(guò)作圖驗(yàn)證了小車的加速度和物體所受的合力成正比.組3生:我們用氣墊導(dǎo)軌作出的加速度和所受力的關(guān)系圖象,實(shí)驗(yàn)結(jié)論是圖象非常接近一條過(guò)原點(diǎn)的直線.
師:大家做得都非常好,那么你們?cè)趯?shí)驗(yàn)中遇到的困難是什么呢?能不能想出辦法來(lái)克服?
組1生:當(dāng)拉小車的砝碼的質(zhì)量較大時(shí),繩子容易打滑,從而影響了位移的測(cè)量.我們用松香涂抹在繩子上,效果不錯(cuò).
組2生:我們?cè)谧鰧?shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)了這樣一個(gè)問(wèn)題,即當(dāng)砝碼的質(zhì)量和小車的質(zhì)量差不多時(shí),a—F圖象不能再是一條直線,而是發(fā)生了彎曲.
師:這組同學(xué)的問(wèn)題非常好,實(shí)際上砝碼和盤的重力并不嚴(yán)格等于小車受到的拉力,簡(jiǎn)單證明如下:設(shè)砝碼及盤的質(zhì)量為m,小車的質(zhì)量為M,則分別對(duì)它們進(jìn)行受力分析,對(duì)小車,受拉力和摩擦力,對(duì)砝碼和盤,受重力和拉力,那么它們之間的關(guān)系是什么呢?如果相等,根據(jù)物體受合力為零則物體做勻速運(yùn)動(dòng),而實(shí)際上砝碼及盤實(shí)際的運(yùn)動(dòng)應(yīng)該是做加速運(yùn)動(dòng),所以說(shuō)重力和拉力并不相等,而是應(yīng)該重力大于拉力,而我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中認(rèn)為二者相等,所以實(shí)驗(yàn)的誤差有一部分來(lái)源于此.控制的方法就是盡可能地使砝碼和盤的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車及砝碼的質(zhì)量,具體的分析方法我們將在下一節(jié)學(xué)到.
組3生:雖然用氣墊導(dǎo)軌做實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較精確,但實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理比較復(fù)雜.
師:我們可以用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,使數(shù)據(jù)處理變得簡(jiǎn)單化,大家在課下討論一下看如何用數(shù)據(jù)處理軟件處理實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù).
師:以上我們是通過(guò)控制物體的質(zhì)量不變來(lái)探究物體的加速度與物體所受力之間的關(guān)系,下面同學(xué)們繼續(xù)做實(shí)驗(yàn),通過(guò)控制物體所受的力不變來(lái)探究物體的加速度和質(zhì)量的關(guān)系.
三、小結(jié)
本節(jié)我們學(xué)習(xí)了:
1.力是物體產(chǎn)生加速度的原因
2.用控制變量法探究物體的加速度與合外力的關(guān)系;設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的方法
3.物體的質(zhì)量一定時(shí),合外力越大,物體的加速度也越大;
四、作業(yè)
1.完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告.

本文來(lái)自:逍遙右腦記憶 http://m.yy-art.cn/gaoyi/66778.html

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