(共17张PPT)
第四章
牛顿运动定律
第二节：实验
探究加速度与力、质量的关系
复习回顾
1、速度是描述物体运动状态的物理量；
是描述物体运动状态变化快慢的物理量。
2、牛顿第一定律告诉我们
是迫使物体运动状态变化的物理量。
3、
是描述物体惯性即物体抵抗运动状态变化的“本领”
的物理量。
加速度
力
质量
演示实验
1、两小车质量相同，使其所受拉力不同,观察小车的位移关系。
2、两小车所受拉力相同，小车质量不同观察小车的位移关系。
控制变量法
实验设计
实验需要测量哪些物理量？如何测量？
质量
托盘天平
力
弹簧测力计
加速度
打点计时器
已知质量
钩码
气垫导轨调平
滑块180g
配重50g/个
气垫导轨的调平
静态法：通气后，将滑块置于导轨的任何部位，若滑块相对静止或略有左右晃动(即不产生定向滑动)，则可认为气轨己被调平。
动态法：滑块运行过程中，通过两个光电门的时间相同或测得加速度为零，说明滑块在导轨上做匀速直线运动，可认为气轨已被调平。
实验设计
实验需要测量哪些物理量？如何测量？
质量
托盘天平
力
弹簧测力计
加速度
打点计时器
数字计时器和光电门
已知质量
钩码
气垫导轨调平
滑块180g
配重50g/个
数字计时器使用
数据记录
项目
1
2
3
4
5
6
钩码质量（g）
加速度（m.s-2）
质量不变
加速度（
m.s-2
）
滑块质量（g）
拉力不变
实验步骤
1、安装气垫导轨，并调节气垫导轨水平
2、用细线将滑块和钩码相连，调整数字计时器到a1挡，先打开气泵再将滑块放在气垫导轨上，释放滑块依次通过光电门，读出加速度并记录。
3、保持滑块质量不变，更换钩码，再测五组数据，记录钩码质量和加速度。
4、保持钩码质量不变，改变滑块质量，再测五组数据，记录滑块总质量和加速度。
5、整理器材，数据处理，得出结论。
实验数据处理
如何更直观的处理数据？
图像法
实验结论
在质量一定时，加速度与受力成正比
实验数据处理
如何更直观的处理数据？
如何处理a与m的关系？
图像法
实验结论
在质量一定时，加速度与受力成正比
在受力一定时，加速度与质量成反比
课堂小结
知识小结
1、气垫导轨和数字计时器的使用。
2、物体的加速度与所受的力成正比，与物体的质量成反比。
方法小结
1、应用控制变量法探究三变量之间的关系。
2、图像法直观的判断变量之间的关系。
课后任务
根据本节课的实验分析、实验过程、数据处理完成实验报告！
谢谢！
请同学们在离开之前,
带好个人物品,
收拾好卫生!4.2实验：探究加速度与力、质量的关系
教学目标：
1、理解探究加速度与力、质量关系的必要性
2、通过实验，探究加速度与力、质量的关系，了解运动与力的定量联系。
3、指导学生学会图像法处理数据，探究规律的方法。
4、经历实验的操作和分析过程，体验实验的严谨，以及减小实验误差的实验处理方法。
5、通过实验过程的体验，让学生体会团队合作、交流提高培养学生团队合作意识。
6、体会根据需要设计合理实验过程探究问题的过程，培养学生设计实验的能力和实事求是的科学态度，激发学生的探索自然规律的渴望。
教学重点：
1、气垫导轨、光电门的使用
2、数据处理得出结论
教学难点：
图像法处理数据
教学方法：
讲授法、讨论法、直观演示法、自主学习法
教学用具：
多媒体、气垫导轨（含气泵）、光电门、数字计时器、滑块（带配重）、钩码、轻绳、天平、坐标纸
教学过程：
一、复习回顾：
师：同学们先思考这三个问题（板书课题）
好，描述物体运动状态变化快慢的物理量？
生：加速度
师：促使物体运动状态发生变化的物理量？
生：力
师：阻碍物体运动状态变化的物理量？
生：质量
二、新课教学
1、认识加速度与力、质量的关系
师：通过这三个问题，考虑加速度与哪些因素有关？
生：力、质量。
师：加速度是不是和力、质量有关呢？我们今天通过实验来进行探究！
首先思考，我们如何探究加速度、力、质量三个变量的关系呢？
生：控制变量法，先固定一个变量来探究另外两个变量的关系
师：下面我们通过一个演示实验来认识加速度与力、质量的关系。
完全相同的两个小车，水平的玻璃轨道面。
现在我要控制质量不变，探究加速度与力的关系，让两个小车初始位置相同，给两个下车加不同钩码，让它们同时由静止释放，同时停止。
你看到什么？
生：拉力越大的小车位移越大。
师：但我们要找的是加速度与力的关系！
生：位移与加速度成正比
师：那根据你的观察加速度与力可能存在什么关系？
生：成正比（板书：二、猜想：a、F正比）
师：我们再来看控制力不变探究加速度与质量的关系。
你的观察结果是？
生：质量越大，加速度越小，加速度应该和质量成反比关系。（板书：a、m反比）
2、实验设计
师：那么这些猜想符合事实吗？我们接下来通过实验验证。
考虑：我们需要测量哪些物理量？
生：加速度、力、质量
师：我们之前是如何测量这些量的？
生：天平测质量，弹簧测力计测力，打点计时器测加速度
师：在本次实验中，我们的滑块和配重质量是已知的。
对于力为了提供稳定的拉力，我们需要用钩码来代替。同学们想气垫导轨上的滑块会受到几个力的作用呢？实验需要分析拉力与加速度的关系，所以我们要如何处理呢？
生：将气垫导轨调平，让滑块的重力和支持力平衡
师：对于加速度的测量，我们之前用气垫导轨和数字计时器测量速度，而今天我们用两个光电门根据a=（v2-v1）/t测量物体的加速度。
师：解决了测量问题，我们考虑需要做哪些记录呢？质量不变时
生：要记录加速度和钩码质量
师：那拉力不变时呢？
生：加速度和质量
3、实验步骤
师：如何测量，如何记录都已了解，我们的实验应该如何进行呢？
同学们思考设计我们的实验步骤。小组讨论，拿出你们的方案！
哪个小组来说一说你们的实验步骤？
生：
师：首先我们要装好仪器，并对气垫导轨进行调平
然后我们的测量怎么进行？
生：滑块和钩码用细线连接，数字计时器调到加速度测量，让滑块依次通过光电门，读出、记录加速度，并记录滑块和钩码质量。
师：我们进行探究实验需要找规律，因此需要测量多组数据。根据控制变量法，我们应该如何继续操作？
生：保持滑块质量不变，改变钩码质量，再多测几组，记录加速度和钩码质量
保持钩码质量不变，减少滑块上的配重，多测几组数据，记录加速度和滑块质量
师：实验过程要注意保护气垫导轨和滑块，实验结束后还要记得整理好实验器材
数据处理，得出结论
师：我们如何处理这些数据能够更加直观的看出加速度与力是否成正比关系？
生：可以用图像法，以a、F作为坐标轴，将数据描绘到坐标系中，如果成正比例关系，那么这些点应该落到过原点的一条直线上，否则不是正比例关系！
师：那加速度与质量成反比在图像中怎么处理？反比例图像容易看出来吗？怎么办？
生：反比例图像不容易看出，但是a与m成反比，也就是与1/m成正比，因此可以以a和1/m为坐标建立坐标系。
师：那同学们开始处理你的数据
你们描的点严格处在同一条直线上吗？
生：不是
师：为什么呢？
生：实验误差
师：我们如果看到点均匀的分布在直线附近，即可认为他们是一条直线
例如这组同学的数据，我输入到Excel表格中，生成图像，我们看它们是不是近似满足正比例关系？
生：是
师：你们的数据处理结果呢？
生：也是近似正比例能得出相同的结论
师：所以我们可以说我们的数据反映加速度与力成正比，与质量成反比。
那么是不是通过这几组数据就能将这个结论定论呢？
物理是一个非常严谨的学科，在探究规律时应该以大量实验事实为依据，因此仅凭我们这几组数据不能直接下结论，但是一代代物理人不断的实验的大量数据给了我们足够的依据！
同时通过我们的努力，我们也成为这些人的一员！恭喜自己！！
三、课堂小结
师：我们来看本节课我们学习的内容
知识层面：1、学会使用气垫导轨和数字计时器；2、通过实验知道加速度与力成正比，与质量成反比！
方法层面：1、学会控制变量法探究三变量之间的关系问题；2、学会用图像法处理探究实验数据。
四、课后作业
整理本节课实验数据，形成本次实验的实验报告
板书设计
探究加速度与力、质量的关系
一、原理：控制变量法
二、猜想：a与F成正比，与m成反比
三、探究：
四、数据处理：图像法
五、结论：a∝F，a∝1/m评测练习
1．在验证实验中实验仪器有：砂桶和砂子，小车和砝码，带滑轮的长木板，打点计时器和纸带复写纸片，除了以上仪器外，还需要的仪器有
。
A．秒表
B．弹簧测力计
C．毫米刻度尺
D．天平
E．低压直流电源
F．低压交流电源
2．下表是探究牛顿第二定律实验所得到的数据：
质量m/kg
受力F/N
加速度a/(m?s-2)
1
0.5
0.25
2
0.50
3
1.00
4
1.0
5
1.5
若利用前三组数据探究加速度与受力的关系，则2、3组数据中物体的质量分别为：
、
；若利用后三组数据探究加速度与物体质量的关系，则4、5组数据中物体所受的力分别为
、
。
3.如图所示是在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，根据实验数据描绘出的三条a－F图线，下列说法中正确的是(
)
A．三条倾斜直线所对应绳的拉力相同
B．三条倾斜直线所对应的小车和砝码的总质量不同
C．直线1对应的小车和砝码的总质量最大
D．直线3对应的小车和砝码的总质量最大
4.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，为了探究加速度与力的关系，应保持______不变；为了直观地判断加速度a与力F的数量关系，应该作出
图象（选填：”a-F”或“a-1/F”）．为了探究加速度与质量的关系，应保持
不变；为了直观地判断加速度a与质量m的数量关系，应作
图象（选填“a-m”或”a-1/m”）．
5.某实验小组利用如图所示的实验装置来探究当合外力一定时，物体运动的加速度与其质量之间的关系．
（1）由图中刻度尺读出两个光电门中心之间的距离为s厘米，由图中游标卡尺测得遮光条的宽度d=
cm．该实验小组在做实验时，将滑块从图9所示位置由静止释放，由数字计时器可以读出遮光条通过光电门1的时间△t1，遮光条通过光电门2的时间△t2，则滑块经过光电门1时的瞬时速度的表达式v1=
，滑块经过光电门2时的瞬时速度的表达式v2=
，则滑块的加速度的表达式a=
．?
（2）在本次实验中，实验小组通过改变滑块质量做了6组实验，得到如下表所示的实验数据．通过计算分析数据后，得出的结论是在合外力不变的情况下，物体运动的加速度跟物体的质量成反比，如果想通过图象法进一步确认自己的结论，须建立
（填a-m或a-1/m）坐标系，根据实验数据描点作图，如果图线是一条通过原点的直线，就可确认上述结论．
