《实验：探究加速度与力、质量的关系》教案

实验：探究加速度与力、质量的关系本节选自人教版高中物理教材第四章第2节《实验：探究加速度与力、质量的关系》，牛顿第二定律是动力学的核心规律，是本章重点和中心内容，而探究加速度与力和质量的关系是学习下一节的重要铺垫。

教材中实验的基本思路是采用控制变量法。

本实验要测量的物理量有质量、加速度和外力。

测量质量用天平，需要研究的是怎样测量加速度和外力。

（1）测量加速度的方案：①方法1：小车做初速度为0的匀加速直线运动，直接测量小车移动的位移x和发生这段位移所用的时间t，a=2x/t2计算出加速度a。

②方法2：将打点计时器的纸带连在小车上，根据纸带上打出的点来测量加速度。

③方法3：让两个做初速度为0的匀加速直线运动的物体的运动时间t相等，那么由a=2x/t2可知，它们的位移之比就等于加速度之比。

（2）提供并且测量物体所受的外力的方案：由于我们上述测量加速度的方案只能适用于匀变速直线运动，所以我们必须给物体提供一个恒定的外力，并且要测量这个外力。

但测力有一定困难，还需平衡摩擦，教材的参考案例提供的外力比较容易测量。

验中作用力F的含义是物体所受的合力。

那么，如何测小车所受合外力F？合我们通过下面具体实验来说明。

二、实验设计实验设计1：用阻力补偿法探究加速度与力、质量的关系1．实验器材：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。

2．实验步骤（1）用天平测出小车的质量；（2）按图装好实验器材，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，打开打点计时器，释放小车，测出一组数据。

（4）保持小车上的砝码个数不变，改变钩码质量，并测量得F（钩码质量远小于小车质量），多测几组数据。

注意：只有在钩码质量远小于小车质量时，线的拉力近似等于钩码的重力。

（5）控制钩码质量不变，改变小车质量，再测几组数据填入表中。

（6）分析每条纸带，测量并计算出加速度的值；（7）作a－F关系图象，并由图象确定a－F关系。

实验报告探究加速度与力、质量关系[五篇模版]第一篇：实验报告探究加速度与力、质量关系实验报告探究加速度与物体质量、物体受力的关系实验目的1．学会用控制变量法研究物理规律．2．探究加速度与物体质量、物体受力的关系．3．掌握灵活运用图象处理问题的方法．实验原理探究加速度a 与力F、质量M 的关系时，应用的基本方法是__________，即先控制一个参量——小车的质量M 不变，讨论加速度a 与力F 的关系；再控制小盘和砝码的质量不变，即力F 不变，改变小车质量 M，讨论加速度 a 与质量 M 的关系．实验器材打点计时器、复写纸片和纸带、一端有定滑轮的长木板、小车、小盘、______电源、______、砝码、________、导线．实验步骤一、测质量1．用天平测出小车和砝码的总质量M，小盘和砝码的总质量m，把测量结果记录下来．二、仪器安装及平衡摩擦力2．按图 1 把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在车上，即不给小车加牵引力．图 13．平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫一块木板．反复移动木板的位置，直至小车拖着纸带在斜面上运动时可以保持__________运动状态．这时，小车受到的摩擦阻力恰好与小车所受的重力__________的分力平衡．三、保持小车的质量不变，研究 a 与 F 的关系4．把细绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂小盘，先__________再____________，打点计时器在纸带上打下一系列的点，打完点后切断电源，取下纸带，在纸带上标上纸带号码．5．保持小车和砝码的质量不变，在小盘里放入适量的砝码，把小盘和砝码的总质量m′记录下来，重复步骤 4.在小盘内再放入适量砝码，记录下小盘和砝码的总质量m″，再重复步骤 4，重复三次，得到三条纸带．6．在每条纸带上都选取一段比较理想的部分，标明计数点，测量计数点间的距离，算出每条纸带上的加速度的值，并记录在表格(一)内．表(一)实验次数加速度a/(m · s－2)小车受力F/ N四、保持小盘和砝码的质量不变，研究 a 与 M 的关系7．保持小盘内的砝码个数不变，在小车上放上砝码改变小车的质量，让小车在木板上滑动打出纸带．计算砝码和小车的总质量M，并由纸带计算出小车对应的加速度．改变小车上砝码的个数，重复步骤7，并将所对应的质量和加速度填入表(二)中．表(二)实验次数加速度a/(m · s－2)小车和砝码的总质量 M/ kg小车和砝码总质量M1 1数据处理1．需要计算各种情况下所对应的小车加速度，可使用“研究匀变速直线运动”的方法：先在纸带上标明计数点，测量各计数点间的距离，根据公式 a＝Δ xT2 计算加速度．图 22．(1)根据表(一)，用纵坐标表示加速度a，横坐标表示作用力F，作用力的大小F 等于小盘和砝码的总重力，根据实验结果在坐标平面上描出相应的点，如果这些点是在一条过原点的直线上，便证明了加速度 a 与作用力 F 成正比．如图 2 所示．(2)根据表(二)．用纵坐标表示加速度 a，横坐标表示小车和砝码的质量M，根据实验结果在坐标平面上描出相应的点，发现这些点落在一条类似反比函数的曲线上．我们猜想，a 与 M 可能成反比．为了检验猜想的正确性，再用纵坐标表示加速度a，横坐标表示小车和砝码总质量的倒数，根据实验结果在坐标平面上描出相应的点．如果这些点落在一条过原点的直线上，就证明了加速度与质量成反比．(如图3 所示)图 3结论：注意事项1．一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是调出一个合适的斜面，使小车的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小车受到的摩擦阻力．在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细线系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，并要让小车拖着打点的纸带运动．2．实验步骤2、3 不需要重复，即整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和砝码的总质量还是改变小车和砝码的总质量，都不需要重新平衡摩擦力．3．每条纸带必须在满足小车与车上所加砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量的条件下打出．只有如此，小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力．4．改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，再放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车．误差分析1．质量的测量误差，纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差，拉线或纸带不与木板平行等都会造成误差．2．因实验原理不完善造成误差：本实验中用小盘和砝码的总重力代替小车受到的拉力(实际上小车受到的拉力要小于小盘和砝码的总重力)，存在系统误差．小盘和砝码的总质量越接近小车的质量，误差就越大；反之，小盘和砝码的总质量越小于小车的质量，误差就越小．3．平衡摩擦力不准确造成误差：在平衡摩擦力时，除了不挂小盘外，其他的都跟正式实验一样(比如要挂好纸带、接通打点计时器)，匀速运动的标志是打点计时器打出的纸带上各点的距离相等．第二篇：《探究加速度与力、质量的关系》教学设计《探究加速度与力、质量的关系》教学设计四川省南江县第二中学刘新明【学生分析】：已经掌握了力、质量、加速度等物理概念能正确的受力分析对传感器这种测量加速度的工具已有一定的了解已具备一定的实验操作技能对物理实验的研究方法已有一定的了解【教学目标】：知识与技能：1.通过实验，探究加速度与物体质量、物体受力的关系。

《实验：探究加速度与力、质量的关系》教学设计核心价值：通过《实验：探究加速度与力、质量的关系》的探究过程，培养学生的实验动手操作能力、独立思考和团队协作的精神和实事求是、尊重客观规律的科学态度。

教学目标：1.掌握用控制变量法探究加速度与力、质量的定量关系；2.知道测量加速度大小的方法，掌握用图象来分析实验数据，探究物理规律的方法；3.了解气垫导轨减小摩擦的原理，了解光电门及数字计时器在实验中发挥的作用。

教学重点：如何提出合理可行的实验方案，数据的分析和处理。

教学难点：实验操作过程、实验误差分析。

教学过程：课前：登陆优教平台，发送预习任务。

根据优教平台上学生反馈的预习情况，发现薄弱点，针对性教学。

（优教提示：请登陆优教平台，发送本节预习任务）一、知识回顾，引入新课牛顿第一定律：思考：物体受力不平衡时，会怎样运动呢？•1、什么是物体运动状态的改变？物体运动状态的改变就是速度（大小和方向）发生了改变，即物体具有了加速度。

•2、运动状态改变的原因是什么？力是改变物体运动状态的原因，即力是产生加速度的原因。

•3、如何度量运动状态改变的难易程度？质量大的物体的运动状态较难改变，即物体的惯性大；质量小的物体的运动状态较易改变，即物体的惯性小；质量是物体惯性大小的度量。

那么，加速度与力、质量之间有什么样的联系呢？控制变量法：研究三个量之间的关系时，需要先控制一个量不变，研究另外两个量之间的关系。

二、实验探究思路三、加速度与力的关系生活经验：用大的力推物体，物体会获得大的加速度；而用小的力推相同的物体，物体会获得小的加速度。

猜测：加速度和力之间存在什么样的关系呢？实验探究：控制物体的质量不变，探究加速度与受力之间的定量关系。

两个问题：1.怎样测量物体的加速度？①参考前面学习过的《实验：探究小车速度随时间变化的规律》实验中就算加速度的方法；②可以使用光电门、数字计时器得到物体的瞬时速度。

2.怎样提供并测量物体所受的恒力？要求物体所受的合力恒定，且方便测量，参考前面学习过的《实验：探究小车速度随时间变化的规律》的实验装置，可用钩码拉着滑块运动，什么情况下，我们可以把钩码所受的重力直接看作滑块的合力呢？①考虑到滑块与长木板之间有摩擦力，可用重力的分力来平衡摩擦力；考虑到加速度比较大时，拉力不等于重力，可让滑块的质量远大于钩码的总质量，则加速度较小，此时认为拉力近似等于钩码的重力。

§4.2 实验：探究加速度与力和质量的关系一、教学目标：1、知识与技能（1）学会用控制变量法探究加速度与力和质量之间的关系（2）能利用纸带计算小车在运动的过程中的加速度（3）从实验中得出加速度与力成正比，与质量成反比2、过程与方法（1）体验科学探究的基本步骤（2）学会使用常见的研究方法——控制变量法3、情感态度与价值观（1）使学生在互相协作中，发扬团队精神（2）培养学生尊重事实，实事求是的科学研究作风二、教学重点、难点1、教学重点重点：用控制变量法探究加速度与力和质量之间的关系2、教学难点难点：如何平衡摩擦力三、设计思路本课题设计思路旨在让学生体验科学研究的基本步骤。

通过复习牛顿第一定律等已经学过的知识引出课题——探究加速度与力和质量的关系。

在教师的引导下，学生通过讨论、交流，，设计实验方案，给出所需的实验器材,进行实验验证。

教学策略：通过教师的讲解和演示以及学生亲自动手操作,使学生能够相互合作,同时又有教师指导的情况下.正确处理数据,得出实验结论.体验科学探究的乐趣.四、教学资源演示实验器材：光滑的水平板（一端带有定滑轮）;钩码，细绳，打点计时器,学生电源,纸带,复写纸,小车.五、教学过程引入新课教师提问:我们知道物体的运动状态是用速度描述的呢?那么物体运动状态改变的快慢,其实也就是支物体速度改变的快慢.我们是用加速度来描述.那么大家想想看,影响物体速度改变的快慢的因素有哪些呢?学生回答:物体的质量和物体所受的力进一步引导学生,提问:那么在其他因素相同的情况下:质量大的物体速度改变的快,还是质量小的物体速度改变的快呢?学生通过思考,根据牛顿第一定律知道:质量是物体惯性的量度,质量大的物体惯性大,运动状态难改变.让学生尝试利用日常生活事例说明:相同牵引力的情况下,同一辆车,空车时速度增大的快,而满载时速度增大的慢.说明其他因素相同的情况下,质量小的物体速度容易改变.也就是质量小的物体加速度大.再次提问:那么在其他因素相同的情况下;物体受力大速度改变的快呢?还是受力小的物体速度改变的快呢? 学生通过思考,根据生活经验:物体受力小,运动状态难改变.加速度就小.反之也成立.让学生尝试利用日常生活事例说明:相同质量的情况下,同一辆车,牵引力大的时候速度增大的快,而牵引力小的时候速度增大的慢.说明其他因素相同的情况下,牵引力大的物体速度容易改变.也就是牵引力大的物体加速度大.通过以上复习提问;让学生从定性上知道:物体的加速度与它的质量以及所受的合外力的关系.即加速度与质量成反比而与所受的合外力成正比.新课教学在上面通过复习定性知道了加速度a与物体的质量m和物体所受的合外力f的关系,但是科学要求严谨性,所以我们要定量的知道a与m和f的关系.因此我要通过实验得到这三者之间具体是什么关系.那下面我们就要针对这个目标,该怎么来研究加速度a与物体的质量m和物体所受的合外力f 的关系呢?需要用什么方法呢.学生根据在初中学习过的研究电阻与电压和电流的关系中知道要想研究某个物理量与几个因素的关系时,要采用一种常见的物理实验方法--------控制变量法.接下来设计实验:(一)、实验思路1、a与f的关系(保持物体的质量不变)2、a 与m的关系(保持物体所受的合外力不变)(二) 、实验器材光滑的水平板（一端带有定滑轮）;钩码，细绳，打点计时器,学生电源,纸带,复写纸,小车.在这个过程教师要能够引导学生根据实验的设计思路需要,给出实验器材,而且要知道这些器材的用途.(三) 设计装置该实验装置中，水平方向是不是只受到钩码的拉力作用？还有没有其他力？这个力对实验有没有影响？如何消除这一影响呢？通过引导学生对影响实验的各种因素进行分析，让学生进一步体会所学的知识的实践意义，培养他们的创新能力。

人教版必修一物理第四章第2 节《实验：探究加速度与力、质量的关系》教学设计课前案2 实验：探究加速度与力、质量的关系一、实验目的学会用控制变量法探究物理规律．全面正确地认识加速度与力、质量的关系．二、实验原理1.加速度是表示物体运动速度变化快慢的物理量．根据事实经验，加速度与物体的质量有关．物体受力一定时，质量越小，加速度就越大．加速度还与物体受力的大小有关，物体质量一定时，受力越大，其加速度越大．2.控制变量法：加速度a 和质量m、受力F 都有关系．研究它们之间的关系时，先保持质量不变，测量物体在不同力的作用下的加速度，分析加速度与力的关系；再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．这种先控制一个参量不变，研究其余参量之间变化关系，再控制另一个参量不变，研究其余参量之间变化关系的方法叫控制变量法．三、实验器材砝码，一端有定滑轮的长木板，细线，纸带，导线，夹子，小盘，天平，小车，打点计时器，交流电源，复写纸，刻度尺.课中案探究一、实验步骤1.用天平测出小车和重物的质量分别为M0、m0，并把数值记录下来．2.按图1 将实验器材安装好(小车上不系绳)．图13.平衡摩擦力，在木板无滑轮的一端下面垫一薄木板，反复移动其位置，直到打点计时器正常工作后不挂重物的小车在斜面上做匀速直线运动为止(纸带上相邻点间距相等)．图 24. 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 m 0g.5. 保持小车的质量不变，改变所挂重物的重力，重复步骤 4，多做几次实验，每次小车从同一位置释放，并记录好重物的重力 m 1g 、m 2g…以及计算出相应纸带的加速度填入表格 1. 表格 1 物体的质量一定，加速度与受力的关系实验次数 加速度 a/(m·s －2) 小车受力 F/N12345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． 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．8．计算出每次实验所得纸带的加速度值及小车与砝码的总质量填入表格 2.表格 2 物体受到的外力一定，加速度与质量的关系实验次数 加速度 a/(m·s －2)小车与砝码总质量 M/kg小车与砝码总质量的倒数/kg －112345探究二、数据处理1. 分析加速度和力的关系依据表格 1，以加速度 a 为纵坐标，以外力 F 为横坐标，作出 a －F 关系图象，如图 2 所示，由此得出结论．2. 分析加速度和质量的关系依据表格 2，以加速度a 为纵坐标，以小车及砝码的总质量M 或为横坐标作出a －M 或a －关系图象，如图 3 所示，据图象可以得出结论．图33.实验结论：物体的加速度与作用在物体上的合外力成正比，与物体的质量成反比．探究三、误差分析1．因实验原理不完善造成系统误差本实验中用所挂重物的重力代替小车受到的拉力，实际上小车受到的拉力要小于所挂重物的重力，存在系统误差．所挂重物的质量比小车的质量越小，误差越小；反之误差越大．2．因操作不够准确造成的偶然误差(1)质量的测量误差．(2)测量纸带上各点间的距离的误差(读数误差)．(3)绳或纸带与木板不平行造成的误差．(4)平衡摩擦力不准确造成的误差．平衡过度使小车合外力偏大，平衡不够使小车的合外力偏小，此时要注意匀速运动是恰好平衡摩擦力的标志．四、注意事项1.平衡摩擦力时不要挂重物．整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变盘和砝码的质量，还是改变小车及砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力．2.实验中必须满足小车和砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量．只有如此，砝码和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等．3.各纸带上的加速度a，都应是该纸带上的平均加速度．4.作图象时，要使尽可能多的点在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧．离直线较远的点是错误数据，可舍去不予考虑．5.释放时小车应靠近打点计时器且先接通电源再放开小车．探究四、实验过程、实验数据的处理的理解典例1：如图4 所示是某同学探究加速度与力、质量的关系时，已接通电源正要释放纸带时的情况，请你指出该同学的五个差错；图4(1)电源；(2)电磁打点计时器位置；(3)滑轮位置；(4)小车位置；(5)长木板．典例2：某实验小组利用如图5 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.图5(1)由刻度尺读出两个光电门中心之间的距离x，已知遮光条的宽度为d.该实验小组在做实验时，将滑块从图中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Δt1 和通过光电门2 的时间Δt2，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 ＝.(均用上述字母表示)(2)在本次实验中，实验小组通过改变滑块的质量总共做了6 组实验，得到如表所示的实验数据．通过分析表中数据后．你得出的结论是.m/g a/m·s－2250 2.02300 1.65350 1.33400 1.25500 1.008000.63(3)课后案达标检测1．(多选)用如图1 所示的装置探究加速度a 与力F、质量M 的关系，下列说法中正确的是()图1A.连接沙桶和小车的轻绳应和长木板保持平行B.将电火花计时器接在6 V 的交流电源上，先接通电源，后放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量C.在探究a 与质量M 的关系时，作出a－图象能更直观地判断二者间的关系D．轻绳对小车的拉力一定等于砝码和沙桶的总重力2．(多选)如图2 所示是某同学根据实验数据画出的图象，下列说法中正确的是( )图2A．形成图甲的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大B．形成图乙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小C．形成图丙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大D．形成图丁的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小3.用如图3 所示的装置研究在作用力F 一定时，小车的加速度a 与小车质量M 的关系，某位同学设计的实验步骤如下：图3A．用天平称出小车和小桶及内部所装砂子的质量B．按图示装好实验器材C.把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂砂桶D.将电磁打点计时器接在6 V 电压的蓄电池上，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车的质量E.保持小桶及其中砂子的质量不变，增加小车上的砝码个数，并记录每次增加后的M 值，重复上述实验F.分析每条纸带，测量并计算出加速度的值G．作a－M 关系图象，并由图象确定a 与M 关系(1)该同学漏掉的重要实验步骤是，该步骤应排在步实验之后．(2)在上述步骤中，有错误的是，应把改为(3) 在上述步骤中，处理不恰当的是，应把改为．4.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，我们得到了如图4 所示的两个实验图象a、b，描述加速度与质量关系的图线是，描述加速度与力的关系的图线是．图45.某探究学习小组的同学们要验证“牛顿运动定律”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，水平轨道上安装两个光电门，小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮挂上砝码盘．实验时，调整轨道的倾角正好能平衡小车所受的摩擦力(图5 中未画出)．图5(1)该实验中小车所受的合力(选填“等于”或“不等于”)力传感器的示数，该实验是否需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量？(选填“需要”或“不需要”)(2)实验获得以下测量数据：小车、力传感器和挡光板的总质量M，挡光板的宽度L，光电门1 和2 的中心距离为S.某次实验过程：力传感器的读数为F，小车通过光电门1 和2 的挡光时间分别为t1、t2(小车通过光电门2 后，砝码盘才落地)，已知重力加速度为g，则该实验要验证的关系式是．。

以下是一个实验探究加速度与力和质量的关系的简要教案：
实验名称：探究加速度与力和质量的关系
实验目的：
1. 了解力对物体运动状态的影响；
2. 探究加速度与施加的力和物体质量之间的关系。

实验材料：
1. 平滑水平桌面
2. 小推车或滑轮组
3. 牵引绳
4. 弹簧测力计
5. 不同质量的金属块
实验步骤：
1. 在水平桌面上放置小推车或滑轮组。

2. 用牵引绳连接弹簧测力计和小推车，并确保绳子通过滑轮组。

3. 给小推车施加不同大小的拉力，记录每次施加的力值。

4. 将不同质量的金属块放在小推车上，保持拉力不变，记录金属块的质量和推车的加速度。

5. 重复实验多次，以获得可靠的数据。

实验数据处理：
1. 根据实验数据绘制力与加速度的图表，分析它们之间的关系。

2. 计算不同质量下的加速度，比较结果并总结规律。

实验注意事项：
1. 确保实验台面光滑水平，减少外界干扰。

2. 每次实验前都要校准弹簧测力计，确保准确性。

3. 实验时要小心操作，避免受伤。

思考问题：
1. 根据实验结果，你觉得加速度与施加的力和物体质量之间有何关系？
2. 实际生活中还有哪些情况符合你在本实验中得出的结论？
通过这个实验，学生可以直观地感受到力对物体运动状态的影响，理解加速度与力和质量之间的关系。

同时，培养学生的实验设计能力和数据分析能力。

4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系 教案【教学目标】 1.理解物体运动状态的变化快慢，即加速度大小与力有关，也与质量有关。

2.通过实验探究加速度与力和质量的定量关系。

3.培养学生动手操作能力。

【重点难点】 1.怎样测量物体的加速度。

2.怎样提供和测量物体所受的力。

【教材解读】【实验目的】 探究加速度与力、质量的关系．【实验原理】 利用砂及砂桶通过细线牵引小车做加速运动的方法，采用控制变量法研究上述两组关系．如图所示，通过适当的调节，使小车所受的阻力忽略，当M 和m 做加速运动时，可以得到a =mg M m+，mg m M M F +=，当M 》m 时，可近似认为小车所受的拉力T 等于mg 。

本实验第一部分保持小车的质量不变，改变m 的大小，测出相应的a ，探究a 与F 的关系；第二部分保持m 不变，改变M 的大小，测出小车运动的加速度a ，探究a 与M 的关系。

【实验器材】 打点计时器，纸带及复写纸，小车，一端附有滑轮的长木板，小桶，细绳，砂，低压交流电源，两根导线，天平，刻度尺，砝码．【实验步骤及器材调整】（1）用天平测出小车和小桶的质量M 和m ，把数值记录下来。

（2）按教材中的装置把实验器材安装好。

（3）平衡摩擦力：在长木板的不带滑轮的一端下面垫上一块薄木板，反复移动其位置，直至不挂砂桶的小车刚好在斜面上保持匀速运动为止。

（4）将砂桶通过细绳系在小车上，接通电源放开小车，使小车运动，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。

（5）保持小车的质量不变，改变砂桶中的砂量重复步骤（4），每次记录必须在相应的纸带上做上标记，列表格将记录的数据填写在表内。

（6）建立坐标系，用纵坐标表示加速度，横坐标表示力，在坐标系上描点，画出相应的图线，探究a 与F 的关系。

（7）保持砂及小桶的质量不变，改变小车的质量（在小车上增减砝码），重复上述步骤（5）、（6），探究a 与M 的关系。

【注意事项】（1）在本实验中，必须平衡摩擦力，方法是将长木板的一端垫起，而垫起的位置要恰当．在位置确定以后，不能再更换倾角．（2）改变m和M的大小时，每次小车开始释放时应尽量靠近打点计时器，而且先通电再放小车．（3）每次利用纸带确定a时，应求解其平均加速度．（4）作图时，要使尽量多的点在直线上，不在直线上的点应对称分布在直线的两侧，误差较大的舍去．例（2013·安徽省示范高中高三联考）小明在实验室采用如图所示装置探究“物体的加速度a与物体所受外力F、物体质量M间的关系”时，设小车及车中的驻码的总质量为M，砂及砂桶的总质量为m。

第四章运动和力的关系第二节探究加速度与力、质量的关系一、教学目标1.知识与技能：理解并掌握牛顿第二定律的基本内容，即加速度与力、质量之间的关系。

学会通过实验方法探究加速度、力、质量三者之间的定量关系。

能够运用控制变量法设计实验，并准确记录和分析实验数据。

2.过程与方法：通过实验操作和数据分析，培养学生的动手能力和科学探究精神。

引导学生运用逻辑推理和数学方法处理实验数据，得出科学结论。

3.情感态度与价值观：激发学生对物理学的兴趣和好奇心，培养严谨的科学态度。

培养学生团队合作和沟通交流的能力，增强团队协作精神。

二、教学重难点1.教学重点：牛顿第二定律的内容及其理解。

通过实验探究加速度与力、质量之间的关系。

2.教学难点：实验设计的合理性，确保控制变量的准确性。

数据处理和分析，正确得出加速度、力、质量之间的定量关系。

三、教学方法实验探究法：通过设计实验，让学生亲手操作，探究加速度与力、质量之间的关系。

讨论交流法：引导学生分组讨论实验设计、数据记录和分析方法，培养团队合作和沟通能力。

归纳总结法：通过实验数据和逻辑推理，归纳总结出牛顿第二定律。

四、教学用具实验器材：小车、打点计时器、纸带、刻度尺、砝码、弹簧秤、斜面等。

多媒体设备：用于展示实验步骤、数据记录表格和实验结果。

五、教学过程1.导入新课：通过回顾牛顿第一定律，引出物体运动状态改变需要力的作用，进而提出加速度与力、质量之间可能存在的关系。

2.讲授新课：介绍牛顿第二定律的基本内容，即F=ma，其中F为物体受到的合力，m为物体的质量，a为物体的加速度。

讲解控制变量法的原理及其在物理实验中的应用。

3.实验设计：引导学生分组讨论实验设计，确定实验步骤和注意事项。

强调控制变量法在实验中的应用，即分别探究加速度与质量、加速度与力的关系时，需要保持另一个变量不变。

4.实验操作：学生分组进行实验，记录实验数据。

教师巡回指导，确保实验操作的正确性和安全性。

5.数据分析：学生根据实验数据，运用数学方法（如比例法、图像法等）分析加速度与力、质量之间的关系。

《探究加速度与力、质量的关系》教学设计一、教学目标1、知识与技能目标（1）学生能理解加速度与力、质量的关系。

（2）学生能够通过实验设计和数据分析，得出加速度与力成正比、与质量成反比的结论。

（3）学生学会使用控制变量法进行科学探究。

2、过程与方法目标（1）通过实验探究过程，培养学生提出问题、作出假设、设计实验、收集数据、分析论证的能力。

（2）让学生经历科学探究的过程，体会科学研究的方法，提高科学探究的素养。

3、情感态度与价值观目标（1）通过实验探究，培养学生严谨认真的科学态度和实事求是的科学精神。

（2）激发学生对物理学科的兴趣，培养学生的合作精神和创新意识。

二、教学重难点1、教学重点（1）理解加速度与力、质量的关系。

（2）掌握控制变量法在实验中的应用。

2、教学难点（1）实验方案的设计和实验数据的处理。

（2）对加速度与力、质量关系的深入理解和应用。

三、教学方法讲授法、实验探究法、讨论法四、教学过程1、新课导入通过播放汽车启动、飞机起飞等视频，引导学生观察物体运动状态的变化，提出问题：是什么因素决定了物体运动状态变化的快慢？从而引出加速度的概念，并进一步思考加速度与力、质量之间可能存在的关系。

2、猜想与假设组织学生分组讨论，根据生活经验和已有的知识，对加速度与力、质量的关系进行猜想。

学生可能会提出：加速度与力成正比，与质量成反比；或者加速度与力和质量的乘积成正比等假设。

3、实验设计（1）介绍实验器材：小车、砝码、托盘、打点计时器、纸带、细绳、滑轮、刻度尺、天平。

（2）引导学生设计实验方案：控制质量不变，探究加速度与力的关系。

控制力不变，探究加速度与质量的关系。

（3）强调控制变量法的应用：在探究加速度与力的关系时，保持小车的质量不变，通过改变托盘和砝码的质量来改变拉力；在探究加速度与质量的关系时，保持拉力不变，通过改变小车上砝码的数量来改变质量。

4、进行实验（1）学生分组进行实验，教师巡视指导，确保实验操作的正确性和安全性。

实验探究加速度与力、质量的关系实验目的通过实验探究加速度与力、质量的关系，加深对牛顿第二定律的理解。

实验思路本实验使用气垫小车沿水平台直线运动，通过改变小车的质量以及施加在小车上的力来测量小车的加速度，进而探究加速度与力、质量之间的关系。

实验步骤实验器材气垫小车、一根水平轨道、一张计时表、一根轻质绳。

实验步骤1.将小车放置在轨道上，轨道水平放置。

2.用轻质绳连接一根力传感器和小车。

3.对小车施加各不相同的力，记录力传感器的数值F以及小车在轨道上运动的时间t。

4.将小车的质量改变，并重复步骤3，记录数据。

5.将数据整理，分析加速度与力、质量的关系。

实验数据F / N m / kg t / s a / m·s-21 0.2 2.5 0.402 0.2 1.3 1.543 0.2 0.8 3.754 0.2 0.6 6.671 0.5 5.0 0.102 0.5 2.5 0.403 0.5 1.6 1.874 0.5 1.2 3.331 1.0 8.0 0.132 1.0 4.0 0.503 1.0 2.5 1.204 1.0 1.5 2.67实验分析通过上表得到的实验数据，我们可以得出以下结论：实验结果1.施加的外力越大，小车的加速度越大。

2.小车质量越小，所受到的外力相同，则加速度越大。

3.当小车的质量恒定时，所受到的外力越大，小车的加速度也相应地越大。

实验验证通过实验结果可以验证牛顿第二定律F=ma。

小车所受到的外力与小车质量的乘积正好等于小车所获得的加速度，即F=ma成立。

实验总结通过本实验的探究，我们成功地验证了牛顿第二定律，并深入理解了加速度与力、质量之间的关系。

实验中我们还克服了各种实验的误差，得到了比较准确的数据。

该实验的操作简单易懂，同时实验结果也非常直观，因此是一种非常好的教学实验。

学案2 探究加速度与力、质量的关系[学习目标定位] 1.学会用控制变量法研究物理规律.2.会测量加速度、力和质量，能作出物体运动的a －F 、a －1m 图像.3.通过实验探究加速度与力、质量的定量关系．知识储备区一、实验器材小车、砝码、小桶、砂、细线、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、学生电源、纸带、刻度尺、天平．二、实验原理实验的基本思想——控制变量法1．保持研究对象即小车的质量不变，改变小桶内砂的质量，即改变作用力，测出小车的对应加速度，验证加速度是否正比于作用力．2．保持小桶中砂的质量不变，即保持作用力不变，改变研究对象的质量，测出对应不同质量的加速度，验证加速度是否反比于质量.学习探究区一、实验方案的设计1．三个物理量的测量方法——近似法本实验的研究对象：放在长木板上的小车在拉力的作用下做匀加速直线运动．(装置如图1所示)．图1(1)小车质量的测量利用天平测出，在小车上增减砝码可改变小车的质量． (2)拉力的测量当小桶和砂的质量远小于小车的质量时，可以认为小桶和砂的重力近似等于对小车的拉力，即F ≈mg .(3)加速度的测量：逐差法．2．实验数据的处理方法——图像法、“化曲为直”法 (1)研究加速度a 和力F 的关系图2以加速度a 为纵坐标，以力F 为横坐标，根据测量数据描点，然后作出图像，如图2所示，若图像是一条通过原点的直线，就能说明a 与F 成正比．(2)研究加速度a 与物体质量m 的关系如图3甲所示，因为a －m 图像是曲线，检查a －m 图像是不是双曲线，就能判断它们之间是不是反比例关系，但检查这条曲线是不是双曲线，相当困难．若a 和m 成反比，则a 与1m 必成正比．我们采取“化曲为直”的方法，以a 为纵坐标，以1m 为横坐标，作出a －1m 图像，若a －1m 图像是一条直线，如图乙所示，说明a 与1m 成正比，即a 与m 成反比．图3二、实验步骤1．用天平测出小车的质量M ，并把数值记录下来． 2．按图4所示的装置把实验器材安装好．图43．平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫一木块，多次移动木块位置，直到轻推小车，使小车在斜面上运动时可保持匀速直线运动为止．4．在小桶里放入适量的砂，在小车上加放适量的砝码，用天平测出小桶和砂的质量m ，并记录下来．接通电源，放开小车，待打点计时器在纸带上打好点后取下纸带．5．保持小车的质量不变，改变砂和小桶的质量，按步骤4再做5次实验．6．在每条纸带上选取一段比较理想的部分，算出每条纸带对应的加速度的值并记录在表格的相应位置.7.a －F 图像，从而得出a －F 的关系．8．保持砂和小桶的质量不变，在小车上加放砝码，重复上面的实验，求出相应的加速度，并设计表格如下．根据实验结果画出小车运动的a －1M 图像，从而得出a －M 的关系.9.三、注意事项1．实验中应先接通电源后释放小车．2．在平衡摩擦力时，不要悬挂小桶，但小车应连着纸带且接通电源．用手轻轻地给小车一个初速度，如果在纸带上打出的点的间隔均匀，表明小车受到的阻力跟它受到的重力沿斜面向下的分力平衡．3．改变砂的质量过程中，要始终保证砂桶(包括砂)的质量远小于小车的质量． 4．作图时应使所作的直线通过尽可能多的点，不在直线上的点也要尽可能的分布在直线的两侧，但若遇到个别偏离较远的点可舍去．典例精析例 某实验小组利用图5所示的装置探究加速度与力、质量的关系．图5(1)下列做法正确的是________(填字母代号)．A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行B．在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上C．实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源D．通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度(2)图6是甲、乙两同学根据实验数据画出的图像．图6形成图线甲的原因是______________________________________________________．形成图线乙的原因是______________________________________________________．解析(1)实验中细绳要与长木板保持平行，A项正确；平衡摩擦力时不能将装有砝码的砝码桶通过细绳绕过滑轮拴在木块上，这样无法平衡摩擦力，B项错误；实验时应先接通打点计时器的电源再放开木块，C项错误；平衡摩擦力后，改变木块上的砝码的质量后不再需要重新平衡摩擦力，D项正确．(2)图线甲中F＝0时，木块就有了加速度，可见是长木板倾角过大．图线乙中，有了拉力时，加速度仍为0，说明未平衡摩擦力或长木板倾角过小．答案(1)AD (2)长木板倾角过大未平衡摩擦力或长木板倾角过小自我检测区为了探究加速度与力的关系，使用如图7所示的气垫导轨装置进行实验．其中G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过G1、G2光电门时，光束被遮挡的时间Δt1、Δt2都可以被测量并记录．滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M，挡光片宽度为D，光电门间距离为s，牵引砝码的质量为m.回答下列问题：图7(1)实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉，使气垫导轨水平，在不增加其他仪器的情况下，如何判定调节是否到位？(2)若取M＝0.4 kg，改变m的值，进行多次实验，以下m的取值不合适的一个是_______ _．A．m1＝5 g B．m2＝15 gC．m3＝40 g D．m4＝400 g(3)在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，其中求得的加速度a的表达式为：________.(用Δt1、Δt2、D、s表示)答案(1)见解析(2)D (3)a ＝DΔt 22－DΔt122s解析(1)取下牵引砝码，滑行器放在任意位置都不动，或取下牵引砝码，轻推滑行器，数字计时器记录每一个光电门的光束被遮挡的时间Δt都相等．(2)本实验只有在满足m≪M的条件下，才可以用牵引砝码的重力近似等于对滑行器的拉力，所以D是不合适的．(3)由于挡光片通过光电门的时间很短，所以可以认为挡光片通过光电门这段时间内的平均速度等于瞬时速度，即有v1＝DΔt1，v2＝DΔt2，再根据运动学公式v22－v21＝2as得：a＝DΔt22－DΔt122s.。

4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系教学过程（一）引入新课（教师活动）物体的运动状态变化的快慢，也就是物体加速度的大小，与物体的质量有关，例：一般小汽车从静止加速到100km/h ，只需十几秒的时间，而满载的货车加速就慢得多。

物体的运动状态变化的快慢，也与物体受力有关例：竞赛用的小汽车，质量与一般的小汽车相仿，但因为安装了强大的发动机，能够获得巨大的牵引力，可以在四五秒的时间内从静止加速到100km/h（学生活动）学生根据事实总结得出定性结论：物体的质量一定时，受力越大，其加速度越大；物体受力一定时，它的质量越小，加速度也越大。

（提出问题）物理学并不满足于这样的定性的描述，物体的加速度与它受的力、它的质量有什么定量的关系？（二）教学过程设计实验方案的确定（教师活动）加速度的大小既与物体的受力有关，又和物体的质量有关，那么我们应采用什么方法来研究加速度的大小与物体的受力和物体的质量之间的定量关系呢？（学生活动）可以先研究加速度与物体受力的关系，再研究加速度与物体的质量的关系。

（教师活动）当研究三个物理量之间的关系时，先要保持某个量不变，研究另外两个量之间的关系，再保持另一个量不变，研究其余两个量之间的关系，然后综合起来得出结论。

这种研究问题的方法叫控制变量法，是物理学中研究和处理问题时经常用到的方法。

同学们刚刚提到的研究方法就是控制变量法，在这个实验中应如何控制？（学生活动）在这个实验中，可以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；也可以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。

制定实验方案时的两个问题思路：实验中需要测量的物理量有三个：物体的加速度、物体所受的力、物体的质量。

质量可以用天平测量，本实验要解决的主要问题是怎样测量加速度和怎样提供和测量物体所受的力。

1、怎样测量（或比较）物体的加速度（学生活动）① 物体做初速为0的匀加速直线运动，测量物体加速度最直接的办法就是用刻度尺22t x测量位移并用秒表测量时间，由公式a= 算出加速度① 可以在运动物体上连一条纸带，通过打点计时器打点来测量加速度。

《实验：探究加速度与力，质量的关系》教学设计《实验：探究加速度与力，质量的关系》教学设计一、指导思想本节课的学习，依据人教版高中物理必修一课本实验二，建构主义的学习理论、多元智力理论和后现代主义。

根据学生最近发展区，设计活动，通过“科学探究→收集数据→分析处理数据→建构概念”的教学流程，学生动手操作测量利用小车与加速度与力，质量的关系，经历科学探究过程，充分发挥学生主动探究的积极性，引导学生在合作探究、小组讨论的过程中，总结得到加速度与力，质量的关系二、教学背景分析1、本节的教学内容是建立在质量、力，加速度的概念基础之上，通过实验探究收集数据、交流讨论，建立概念的教学，是对简单机械的拓展和深化，进一步认识三者之间的关系，是学生探究能力提升的过程之一。

2、高一学生现阶段能力发展水平不平衡，形象思维能力较强，逻辑思维能力发展水平不高，但具有一定的物理实验的基本技能和基本方法，已初步具备收集、记录实验数据，分析实验数据得出结论的能力。

学生通过前面的学习已经知道牛顿第二定律，通过本节课的学习可以加深学生对牛顿第二定律的理解。

3.教学方式通过探究加速度与力、质量的关系，速度是描述物体运动状态的物理量，加速度是描述速度变化快慢的物理量。

因此也可以说，加速度是描述物体运动状态变化快慢的物理量。

由前面的学习我们知道，力是改变物体运动状态的原因，质量大的物体运动状态不容易改变。

这说明，加速度与力、质量之间必然存在一定的关系。

4.教学准备多媒体课件，小车一端带滑轮长木板、带小钩或小盘的细线两条；钩码(规格:10g20g，用作牵引小车的力)；砝码(规格:50g100g200g，用来改变小车的质量)；刻度尺、计算器，铅笔；文件夹；粗线绳(用来牵引小车).打点计时器、电源、纸带、气垫导轨.三、教学目标1.知识与技能(1)理解探究加速度与力、质量的关系的合理性和必要性。

(2) 理解实验思路的合理性，以及用图像处理实验数据的有效性。

42《实验探究加速度与力质量的关系》教案_教案：实验探究加速度与力、质量的关系一、实验目标：通过实验，探究加速度与力、质量的关系，进一步理解牛顿第二定律。

二、实验器材和药材：1.物体：小球、各种不同质量的金属块2.实验平台和滑轨：保证实验进行的平稳和准确3.弹簧测力计：测量物体所受的拉力大小4.定滑轮和活动滑轮：用于改变物体所受的力的方向5.实验电子天平：测量物体的质量6.计时器：计量物体运动的时间三、实验步骤：1.实验准备：a.在实验平台上设置滑轨，以确保实验对象的平稳和准确。

b.在滑轨的一侧固定一个定滑轮，并在滑轨另一侧设置一个活动滑轮，以改变物体所受到的力的方向。

c.在滑轨的一侧固定一个弹簧测力计，用于测量物体所受到的拉力大小。

d.将实验电子天平放置于实验平台上，并确保准确测量物体的质量。

e.准备计时器，以记录物体运动的时间。

2.实验操作：a.选取一个小球作为实验对象，并称量其质量m。

b.将小球放置在滑轨上，并确保其可以顺利滑动。

c.使用弹簧测力计测量小球所受到的拉力F，并记录下来。

d.使用计时器，记录小球从起始位置滑向结束位置所用的时间t。

e.重复上述实验步骤，但改变物体的质量m（例如使用不同质量的金属块）。

f.记录拉力F和时间t，然后计算加速度a=(2s/t^2)，其中s是小球从起始位置滑向结束位置的距离。

g.对于每个质量m，重复实验步骤c至f，以获得多个加速度a的数值。

四、实验数据的处理与分析：1.将实验数据整理成表格的形式，分别列出物体质量m、所受拉力F、滑动时间t以及计算得到的加速度a的数值。

2.根据实验数据绘制物体质量m与加速度a的散点图。

3.观察散点图的分布情况，推测加速度a与物体质量m之间的关系。

4.根据实验数据分析，列出结论：加速度a与物体质量m成何种关系。

五、实验注意事项：1.实验中使用的平台和滑轨必须保持平稳，以确保实验的准确性。

2.实验中小球所受到的力应保持稳定，避免其他因素对实验结果产生影响。

4.2实验：探究加速度与力、质量的关系教案（一）教学课题：实验探究加速度与力、质量的关系课标要求：通过实验，探究加速度与物体受力、物体质量的关系。

教学目标：1、使学生经历探究加速度与物体受力、物体质量的关系的过程。

2、让学生感悟控制变量法、图象法等科学研究方法的应用。

3、使学生体验通过自己探究物理规律，获得物理知识的乐趣。

4、使学生的观察能力、质疑能力、分析问题的能力和交流合作的能力得以提高。

教学重点：加速度与物体受力、物体质量的关系的实验探究过程。

教学难点：指导学生猜想加速度与力、质量的关系，实验数据处理及分析论证得出结论课型：实验探究课教学器材：视频材料、带有定滑轮的长木、小车、打点计时器、钩码、天平、CAI课件教学整体思路：↓↓↓↓↓↓↓↓↓置第二定律作业一、教学中出现的问题：1、少数学生实验技能掌握不够，打占计时器测量加速度的知识有遗忘，有个别组的同学未能完成实验。

2、个别组同学对实验有畏难情绪，不敢放手操作。

3、部分同学图象法处理数据能力不够。

二、改进措施：进一步提高学生的探究能力，包括猜想能力、设计实验能力、数据处理与分析能力。

三、教学体会：本实验只是让学生对自然规律的探究有所体验，实际上一个规律的发现不可能只能过一次或几次简单的测量实验就得出的，任何一个规律都需要通过大量的实验事实来论证，本实验旨在培养学生的科学态度和科学精神，让学生通过实验，尝试应用科学探究的方法，体验科学实验的艰辛和乐趣，基本符合新课程培养学生的目标要求。

这节课，本人坚持课改精神，采取“自主探究，启发导学”的教法，让学生主动参与动手实验中学习知识，充分调动学生的学习兴趣和积极性，同时在实验中充分体现了合作探究的学习方式。