dwj探究加速度与力质量关系.ppt

第二节探究加速度与力、质量的关系,第四章牛顿运动定律,教学目标,总的目标：通过本节课让学生掌握一般的研究方法、养成严谨的科学态度、培养他们的合作精神和创新能力。,知识与技能,1、以实验为基础，得到物体的加速度跟它的质量及所受外力的关系，培养学生的获取知识和设计实验的能力。2、能用“化曲为直”的思想处理物理量之间的反比关系。,教学目标,过程与方法,1、让学生体验探究过程；2、在探究过程中，渗透科学研究方法（控制变量法、实验归纳法、图象法）；3、经历探究过程，认识科学探究的意义，培养学生科学探究的意识和方法。,教学目标,情感态度与价值观,1、体验探索过程中的艰辛与喜悦，养成科学严谨的治学态度。2、学会与他人合作、交流，具有团队意识和团队精神。,教学目标,重点：加速度与力、质量的关系的探究过程。难点：学生在猜想的基础上进行实验设计，提出可行的实验方案。,重点和难点,复习思考：,1、牛顿第一定律：,一切物体总保持匀速直线运动或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态为止。,2、惯性体现物体运动状态改变的难易程度，其大小由什么决定？,物体的质量是惯性大小的唯一量度，质量越大，运动状态越不容易改变。,物体运动状态的改变指的是物体的速度发生了变化，也就是说物体具有了加速度。,力,运动状态变化,速度变化,产生加速度,力是产生加速度的原因,法拉利F2003-GA赛车与著名战斗机“飓风2000”,思考：物体加速度a和哪些因素有关？,思考与讨论,如果你是法拉利赛车的设计师你会作什么样的改进让赛车启动更快?,F1赛车所创下的最高速度是每小时375公里,赛车从0加速到时速100公里只需2.3秒,1：在书本上撒一些碎纸片，先用嘴轻轻地吹，再用力使劲吹，我们会观察到什么的现象？你能得到什么结论？,2：在书本上撒一些小重物（如橡皮、钥匙）和一些碎纸片，用力使劲吹。我们又会观察到什么的现象？又能得到什么结论？,结论：对某一物体而言，受到的力越大，其运动状态越容易改变，即加速度越大。,结论：对不同物体而言，受到相同的力，质量越小，其运动状态越容易改变，即加速度越大。,现象分析：,1.一辆普通的小轿车与一辆“F1”赛车质量相差不大，但在全力启动时，速度变化为什么相差悬殊？说明什么问题？.同一辆货车空载与满载时启动情况相同吗？这又能说明什么问题？,总结：影响加速度的因素有哪些？,1、合外力-力越大加速度越大,2、质量-质量越大加速度越小,2、a-F、a-m之间的定量关系如何？,：与成正比？：与成反比？,实验论证,思考：如何设计实验?,事实是这样吗？,大胆猜一猜,明确几个问题:,1.实验要说明什么问题?,3.如何由实验得出结论?,2.怎么设计这个实验?,a与F关系?,a与m关系?,1.测量哪些量?,2.怎么测量?,数据处理，利用表格或图象分析：m不变时，a与F关系；F不变时，a与m关系。,控制一个量不变,a、F、m,m：,a:,F:,天平,打点计时器,求出物体所受的合力,1、怎样测量（或比较）物体的加速度a?2、怎样提供并测量物体所受的恒力F?,制定实验方案时的两个问题,如何测量加速度a:,1.直接测量,2.间接比较,构建一匀变速直线运动,打点计时器,光电门,频闪照相法,对应仪器,控制运动时间t相同,a与x成正，用x比较a的大小,实验方案讨论,方案一：小车、打点计时器、纸带、一端带滑轮的长木板、细线、砝码、钩码、刻度尺、天平为器材，研究小车运动。,用天平测出小车的质量m,从打点计时器打出的纸带计算出小车的加速度a,砝码的总重力G当作小车受到的拉力F,方案二,思考：小车在运动方向上受几个力的作用？细绳对小车的拉力等于小车所受的合力吗？,G,FN,f,F,改进措施：,平衡摩擦力,2、怎样抵消摩擦力的影响呢？,（1）用重力分力平衡掉摩擦力，为此可以倾斜小车轨道，直到小车放上后恰能静止或被轻推后匀速。,细节决定成败,平衡摩擦力：,钩码重力近似等于绳子拉力，用以表示小车受到的合外力F,将导轨打点计时器一端垫一定高度,G,G1,FN,f,G1平衡摩擦力f。,平衡摩擦力,钩码加速下滑，所以其重力大于绳子的拉力。即小车所受的合力仍然小于钩码的重力,注意:只有当盘和砝码的总质量远小于小车的质量时,小车所受拉力才近似等于盘和砝码的总重力.,只要平衡了摩擦力，钩码重力就等于小车所受的合力吗？,细节决定成败,m钩m车,实验步骤:,1.用天平测出小车的质量。,2.安装好实验装置，在小车上装好纸带，纸带另一端穿过计时器限位孔，调整木板倾斜程度，平衡摩擦力。,3.控制小车质量不变，用细线将钩码与小车相连（钩码质量远小于小车质量），先打开打点计时器，后释放小车，测出一组数据。,4.改变钩码质量，多测几组数据。,5.控制钩码质量不变，改变小车质量，再测几组数据。,a-F,a-m,平衡摩擦力,实验数据记录处理1：m一定，a与F的关系,要根据数据合理选择坐标轴上单位长度使图像居中、大小合适,实验数据记录处理2：F一定，a与m的关系,第三次,第四次,要根据数据合理选择坐标轴上单位长度使图像居中、大小合适,1、小车的质量约200g、一个勾码的质量约50g。2、通过挂钩码改变拉力，小车上加钩码改变质量3、小车的总质量尽可能的大于悬挂的钩码总质量4、每次实验打四条纸带，小组内每位同学计算一条纸带的加速度5、数据运算保留两位有效数字。6、每组同学分工合作，保护好仪器，将数据填入表格中。共同绘制图像（做拟合曲线）。,实验须知：,0.100.146,0.200.302,0.300.428,0.400.592,0.500.751,展示数据处理,结论：m一定时，,如何更直观地处理数据？,实验数据处理,结论：F一定时，,a=(x6+x5+x4)-(x3+x2+x1)/9T2,x6,x5,x4,x3,x2,x1,1、例：求质点的加速度（逐差法）,2、也可求几个计数点的瞬时速度，然后利用公式a=v/t计算加速度的大小,到此时为止，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与事实一致时，这样的结论才能成为“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够得出的。由此可见，科学前辈们在根据有限的实验宣布某个定律是，既需要谨慎，也需要勇气。,实验评价：本节实验存在的不足：,1，测量恒力F时，绳子上的拉力与钩码重力并不相等，近似平衡摩擦力造成的误差也较大。2，加速度a的计算只选择了四段位移（节省时间），误差较大。3，小车、钩码的质量直接给出，不够准确。4，操作过程可能存在钩码、绳子与桌子边缘摩擦；纸带没有拉直；刻度尺测位移读数不准等等，都将会对实验造成较大误差。,某同学根据测量数据画出a-F图线，表明实验中的问题是:,没有平衡掉摩擦力,m,1、要平衡小车的摩擦力;2、拉小车的钩码质量应远小于小车的质量;3、图象法处理实验数据技巧.,课堂小结,谢谢！,光电门,实验方案二：利用光电门和气垫导轨测加速度,数字计时器,a-F,a-m,频闪照相就是对同一个物体在同一底片上每经过一定的时间间隔进行一次闪光拍照,从而记录下物体每经过一个相等的时间间隔后的位置。,频闪照相,实验方案三：利用频闪照相法测加速度,方案四：小车、一端带滑轮的长木板、细线、砝码、钩码。用刻度尺测量物体运动的位移，用秒表测量出物体运动的时间，求出加速度a。刻度尺、秒表法。,如果没有打点计时器、光电门、气垫导轨、频闪照相机，你能完成探究实验吗？,本实验的目的：,验证物理量a、F、m之间是否存在a与F成正比，a与m成反比的关系。,如果没有打点计时器、光电门、气垫导轨、频闪照相机，同时秒表也坏了，你能完成探究实验吗？,m一定时：,F一定时：,验证：,需要计算加速度a吗？,小车做的是初速度为0的匀加速直线运动！,m一定时：,F一定时：,只需验证：,（）,（）,怎样确定时间一定呢？,点击看视频,方案五、双车位移比较法,方案一,点击看视频,方案五、双车位移比较法,方案一,探究加速度与力的关系,保持物体的质量不变，测量物体在不同的力作用下的加速度，分析加速度与力的关系,位移x1/cm,位移x2/cm,(M+m2)g(表示F2大小),盘中砝码质量m2/g,300010,50,20,30,40,60,盘中砝码质量m1/g,(M+m1)g(表示F1大小),70,探究加速度与力的关系,F,a,探究加速度与质量的关系,(M+m1)/g,(M+m2)/g,保持物体所受的力不变，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,300650,车上砝码质量m1/g,位移x1/cm,100,50,150,200,250,车上砝码质量m2/g,位移x2/cm,小车1质量M1,小车2质量M2,300,探究加速度与质量的关系,M2/M1,M1/M2,a,小结：,1、加速度与力和质量有关,2、实验方法：控制变量法,3、实验结论：,