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1、4.2实验：探究加速度与力、质量的关系2021/8/11 星期三1学学习目目标:知识与技能认真看书，明确用“比较”的方法测量加速度；探究加速度与力、质量的关系；作出a-F、a-1/m图象。过程与方法在学生实验的基础上得出aF、a1/m的实验结论，并使学生对牛顿第二定律有初步的理解。渗透科学的发现、分析、研究等方法。2021/8/11 星期三2情感态度与价值观通过对aF、a1/m的探究，在提高学生实验能力的基础上，体验探究带来的乐趣，激发学习物理的兴趣。2021/8/11 星期三3重点与重点与难点点:重点：对aF、a1m的探究难点：对探究性实验的把握。2021/8/11 星期三4复习提问：1.物
2、体运动状态改变快慢用什么物理量来 描述，物体运动状态改变与何因素有关?关系是什么?2物体的加速度与物体所受外力及物体的质 量之间是否存在一定的比例关系?如果存 在，其关系是什么?我们的猜想是否正确呢，需要用实验来检验。这就是我们这节课所要研究的加速度与力、质量的关系。2021/8/11 星期三5一、一、实验介介绍实验装置如图所示 2021/8/11 星期三6我们用小车作为研究对象，通过在小车上增减砝码可以改变小车质量；在小车上挂一根细线，细线通过定滑轮拴一个小桶，小桶内可以放重物，这时小车受到的拉力大致是小桶及重物的重力，我们可以通过改变小桶内的重物改变小车受到的拉力。我们研究小车的加速度a与
3、拉力F及小车质量m的关系时，可先保持m一定，研究以与F的关系；再保持F一定，研究d与m的关系这是物理学中常用的研究方法。2021/8/11 星期三7问题：1.如何根据现有器材测出小车的加速度?(用打点计时器)2.用打点计时器测加速度的方法和公式是什么?2021/8/11 星期三8如果物体做初速度为零的匀加速直线运动，那么，测量物体加速度最直接的办法就是用刻度尺测量位移并用秒表测量时间，然后由 算出。也可以在运动物体上安装一条打点计时器的纸带，根据纸带上打出的点来测量加速度。由于 ，如果测出两个初速度为零的匀加速运动在相同时间内发生的位移为x1、x2，位移之比就是加速度之比，即a1/a2=x1/
4、x2。2021/8/11 星期三9问题：在小车运动过程中不可避免的要受到摩擦力的作用，这个摩擦力也会影响到小车的加速度，如何消除摩擦力的影响呢?把木板没有定滑轮的一端垫高，使小车重力沿斜面把木板没有定滑轮的一端垫高，使小车重力沿斜面向下的分力与摩擦力平衡。向下的分力与摩擦力平衡。2021/8/11 星期三10二、二、实验过程程 1保持小车质量不变，研究a与F的关系。实验的基本思路：保持物体的质量不变，测量物体在不同的力的作用下的加速度，分析加速度与力的关系。怎样才能直观地反映出口与F是否成正比呢?2021/8/11 星期三11可以借助图象，用横轴表示拉力，用纵轴表示加速度，通过采集数据作a-F
5、图象。如加速度随拉力的变化图线是一条过原点的直线，就说明a与F成正比.实验数据的分析：设计一个表格，把同一物体在不同力的作用下的加速度填在表中。为了更直观地判断加速度a与力F的数量关系，我们以以为纵坐标、F为横坐标，根据各组数据在坐标系中描点。如果这些点在一条过原点的直线上，说明a与F成正比，如果不是这样，则需进一步分析。分组实验，实验数据并输人计算机。(用Excel表格处理数据)得出结论:2021/8/11 星期三122保持拉力不变，研究a与m的关系实验的基本思路：保持物体所受的力相同，测量不同质量的物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系。实验数据的分析：设计第二个表格，把不同物体
6、在相同力的作用下的加速度填在表中。根据我们的经验，在相同力的作用下，质量越大，加速度a越小。这可能是“a与m成反比”，但也可能是“以与 成反比”，甚至是更复杂的关系。我们从最简单的情况人手，检验是否“a与m成反比”。在数据处理上要用到下面的技巧。2021/8/11 星期三13“a与m成反比”实际上就是“a与1/m成正比”，如果以a为纵坐标、1/m为横坐标建立坐标系，根据a-1/m图象是不是过原点的直线，就能判断加速度以是不是与质量m成反比。分组实验，实验数据输人计算机。(用Excel表格处理数据)得出结果:2021/8/11 星期三14由由实验结果得出果得出结论在这个实验中，我们根据日常经验和
7、观察到的事实，首先猜想物体的加速度与它所受的力及它的质量有最简单的关系，即加速度与力成正比、与质量成反比。2021/8/11 星期三15如果这个猜想是正确的，那么，根据实验数据以a为纵坐标、F为横坐标和以a为纵坐标、1/m为横坐标作出的图象，都应该是过原点的直线但是实际情况往往不是这样，描出的点有些离散，并不是严格地位于某条直线上，用来拟合这些点的直线也并非准确地通变原点。这时我们会想，自然规律真的是aF、a1/m吗?如果经过多次实验，图象中的点都十分靠近某条直线，而这些直线又都十分接近原点，那么，实际的规律很可能就是这样的。2021/8/11 星期三16可见，到这时为止，我们的结论仍然带有猜想和推断的性质。只有根据这些结论推导出的很多新结果都与事实一致时，它才能成为“定律”。本节实验只是让我们对于自然规律的探究有所体验，实际上一个规律的发现不可能是几次简单的测量就能得出的。2021/8/11 星期三172021/8/11 星期三18