高中物理 人教版必修一 4.2实验：探究加速度与力、质量的关系 教学设计、教案
高中物理必修一教案-4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系5-人教版
《探究加速度与力、质量的关系》教学设计【授课时间】第一课时【教学目标】【知识与技能】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.【过程与方法】1 .指导学生半定量的探究加速度和力、物体质量的关系,知道用控制变量法进行实验.2 .学生自己设计实验,自己根据自己的实验设计进行实验.3 .对实验数据进行处理,看一下实验结果能验证什么问题.【情感态度与价值观】1 .通过探究实验,培养实事求是、尊重客观规律的科学态度.2 .通过实验探究激发学生的求知欲和创新精神.3 .培养与人合作的团队精神. 2学情分析评论【教学重点】1 .控制变量法的使用.2 .如何提出实验方案并使实验方案合理可行.3 .实验数据的分析与处理.【教学难点】1 .如何提出实验方案并使实验方案合理可行.2 .实验数据的分析与处理.3重点难点评论【教学重点】1 .控制变量法的使用.2 .如何提出实验方案并使实验方案合理可行.3 .实验数据的分析与处理.【教学难点】1.如何提出实验方案并使实验方案合理可行.2 .实验数据的分析与处理.【教学过程】1、引入通过观看视频，利用神舟十号飞船中宇航员王亚平的空中课堂内容讲解中提出的问题“在完全失重的情况下是如何测质量的呢？”引入新课。
并设下伏笔。
2、教学活动设计【教学活动一】演示用手指弹开乒乓球和蓝球的实例，观看实验视频。
从生活经验猜想物体的加速度与物体的质量、所受的合外力之间的关系，并给出定性的结论：力越大，加速度越大；质量越大，加速度越小。
【教学活动二】提出问题，学生讨论如何探究一个物理量与两个（或多个）物理量之间的关系？并探究测量a,m,F的方法。
【教学活动三】设计实验，并进行探究试验。
要求学生参与，老师辅助完成。
1、保持小车质量一定，探究小车的加速度与所受拉力的关系。
让学生完成逐渐增加拉力的实验，描绘a-F图象。
人教版高中物理必修一第四章4.2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、质量的关系颜岩宁阳一中物理组【教学目标】一、知识与技能1．理解物体运动状态的变化快慢即加速度大小与力有关，与质量也有关。
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。
二、过程与方法1．指导学生半定量地探究加速度与力和质量的关系，知道用控制变量法进行实验。
2．引导学生自己设计实验，并根据设计进行实验。
3．对实验数据进行处理，并能根据数据结果得出结论。
三、情感、态度、价值观1．通过实验，培养实事求是、尊重客观规律的科学态度。
2．通过探究激发学生的求知欲和创新精神。
3．培养人与人合作的团队精神。
【教学重点】1．控制变量法的使用。
2．如何提出实验方案，并使实验方案合理可行。
3．实验数据的分析和处理。
【教学难点】1．在老师引导下提出切实可行的实验方案。
2．实验的操作过程。
【教学用具】带有滑轮的长2块；小车2个；打点计时器、秒表、钩码、夹子、刻度尺、粗细线；气垫导轨、数字计时器、光电门两个。
【教学要求】上课地点为实验室，五个学生一组，选出组长一名。
每组桌上贴上组号，每个学生发学案一张，每组同学带课本，计算器，铅笔。
【教学过程】(一)引入新课牛顿第一定律告诉我们物体在不受力的情况下保持的运动状态是静止或匀速运动。
那么，同学们考虑过没有物体在受到力的情况下的运动状态是怎样的呢？这节课我们就来研究这个问题。
用多媒体投影机出示学生思考的问题：1、物体运动状态的改变是指哪个物理量的改变？标志物体运动状态变化快慢的物理量是什么？2、对于任何物体，在它们受到相同作用力时，决定它们状态变化难易程度的唯一性因素是什么？参考答案：物体运动状态的改变是速度的改变，标志物体运动状态变化快慢的物理量是加速度。
对于任何物体，在它们受到相同作用力时，决定它们状态变化难易程度的唯一性因素是物体的质量。
由上节学习可知：物体的质量越大，物体的运动状态越难改变，物体的质量越小，物体的运动状态越容易改变。
高一物理人教版【2019】必修第一册4.2实验：探究加速度与力、质量之间的关系教学设计
实验：探究加速度与力、质量的关系教学案例设计一、教学内容分析“实验：探究加速度与质量、力之间的关系”这一节内容在物理教材必修一中安排在“牛顿第二定律”前“牛顿第一定律”后。
“牛顿第一定律”是牛顿对于“力与运动的关系”的定性表述，而“牛顿第二定律”是在“牛顿第一定律”的基础上对运动和力的定量研究表述，是牛顿力学的重点和中心内容。
教材引导力学生从牛顿第一定律出发，安排这节内容的必要性，并从实验思路设计，物理量的测量，实验过程和数据分析几个方面引导学生完成探究。
二、学情分析从学生的知识结构上看，通过上一节内容的学习，学生已经知道了物体的加速度与力、质量有关，这为实验理论的理解打下了基础。
经过第一章中“探究小车速度对时间变化规律”这一实验的学习，已经知道实验探究操作的基本步骤，具备了一定的实验能力。
三、设计思想实验在中学物理中占有重要的地位。
在物理学中，许多概念的形成，规律的发现和理论的建立，都是以实验为基础的。
物理离不开实验。
旧的教学模式，课程的开展方式主要是注入填充式，教师为课堂的主体，整堂课都是教师在讲解，学生听，学生参与度很低，而在新的课改中，物理学科提出了核心素养，物理学科的核心素养主要由“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面构成。
物理课堂教学围绕着核心素养展开，科学探究是其中必不可少的一部分，所以在实验课程设计上以探究为主要模式。
四、教学目标1、经历探究加速度与力、质量的关系的设计过程，能够依据要求进行实验设计，学会选择合理的实验方案进行探究实验2、经历用图像处理数据的过程，从图像中发现物理规律，培养学生收集信息、获取证据的能力3、经历实验操作和测量的过程，知道如何平衡摩擦力、减小系统误差等操作方法，体会五、教学重难点教学重点：1、让学生经历加速度与力、质量关系探究过程2、体会探究的本质，培养学生提出问题、批判性思维、交流和合作等能力教学难点：1、从实验数据中分析加速度与力以及加速度与物体质量的关系2、从图像中发现物理规律，并通过这种体验提高使用多种方法和手段分析、处理信息的能力六、教学过程1、问题引入师：牛顿第一定律告诉我们，物体如果受力，将会改变运动状态，产生加速度。
人教版高一物理必修一教案：4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系
探究加速度与力、质量的关系创新教学设计教学目的：（1）通过学生实验，学生得到加速度与力、质量的定量关系。
(2)通过实验探究，学生经历物理规律的探究过程，体验用控制变量研究物理问题的物理方法。
(4)通过实验的设计与数据处理，学生体会利用图象法发现物理规律的方法.教学方法：问题引导法学习方法：实验探究法课时：两节课。
教具：专用牛顿探究仪（力学探究仪）设计思路：，这是一个很好的能体现科学探究所有要素的教学案例，要让学生体验科学探究的全过程，认识物理实验和数学工具在物理学发展过程中的作用。
本设计首先结合生活实践，让学生分析现象，提出问题，通过定性分析，对问题的解决进行合理猜测，然后引导学生自己设计实验方案，通过师生、生生的交流评估，优化实验方案，在学生的充分的实验活动的基础上，进行分析论证，共享探究的成果。
教学过程：一：研究问题的提出：1：思考与讨论：一辆小汽车起步时，在20s内速度能达到100Km/h, 而一列火车要达到100Km/h，大约需要500s, 为什么两者的加速度会相差这么大呢？一辆竞赛用的赛车，质量与一般的小汽车相仿，只要四五秒钟的时间，就可以由静止加速到100Km/h，赛车与普通的小汽车有什么不同吗？由上述两个问题，你能回答物体的加速度与什么因素有关吗？由此师生总结出定性的结论：力越大，加速度越大，质量大，加速度小。
2：问题定向：（1）老师明确研究的问题：探究加速度与力、质量定量关系？（2）问题引导：加速度与力、质量都有关系，如何研究？师生总结控制变量法：（1）质量一定，a与F的关系。
（2）外力一定，a与M的关系（3）老师引导：根据你的经验，你认为a与F的关系、a与M的关系可能存在怎样的定量关系？学生猜想：（1）质量一定，a与F成正比。
（2）力一定，a与M成反比。
（4）老师引导：如何通过数据处理，验证猜想是否正确？师生总结数据处理的方法：画a与F、a与1/M图像。
设计思想：从生活实际出发，结合具体的事例，学很快定性解决了问题，很好的解决了学习的起点。
高中物理 4.2《实验：探究加速度与力、质量的关系》教学设计 新人教版必修1
高中物理 4.2《实验：探究加速度与力、质量的关系》教学设计新人教版必修11、《试验：探究加速度与力、质量的关系》教学设计【教学目标】一、学问与技能1．理解物体运动状态的改变快慢即加速度大小与力有关，与质量也有关。
2．通过试验探究加速度与力和质量的定量关系。
3．培育学生动手操作能力。
二、过程与方法1．指导学生半定量地探究加速度与力和质量的关系，知道用掌握变量法进行试验。
2．引导学生自己设计试验，并依据设计进行试验。
3．对试验数据进行处理，并能依据数据结果得出结论。
三、情感、看法、价值观1．通过试验，培育实事求是、敬重客观规律的科学看法。
2．通过探究激发学生的求知欲和创新2、精神。
3．培育与人合作的团队精神。
【教学重点】1．掌握变量法的使用。
2．如何提出试验方案，并使试验方案合理可行。
3．试验数据的分析和处理。
【教学难点】1．在老师引导下提出切实可行的试验方案。
2．试验的操作过程。
【教学用具】多媒体课件，小车〔20辆，每辆车上贴上质量为200g，贴上“参照车”与“试验车”字样〕，一端带有滑轮的长木板〔20个〕，一次性小塑料口杯及棉线套〔20个，质量可忽视〕，50g 规格钩码10盒〔每盒10个〕，托盘天平砝码20盒，刻度尺〔米尺〕，线绳若干，铁文件夹10个，计算机和大屏幕投影3、系统一套，计算器。
【教学要求】上课地点为试验室，共分成10组，五个学生一组，每组男、女生都要有，选出组长一名。
每组桌上贴上组号，每个学生发学案一张，每组同学带课本，计算器，铅笔。
【课时支配】2课时〔第1课时探究试验方案，第2课时试验操作、分析试验数据、得出结论〕【教学过程】一、第1课时：设计试验方案〔教师组织学生商量并回答学案上的问题〕问题1：本节课讨论物体运动的加速度大小跟什么有关，请同学们先猜一猜加速度大小跟什么有关？教师留意：学生可能猜出质量和力以外的因素，教师引导或告之本节课只探究加速度与力和质量的关4、系。
问题2：请同学们猜一猜加速度与力、质量有什么关系，列举出实例。
人教版高中物理必修一第四章4.2实验探究加速度与力、质量的关系教案
《2 实验：探究加速度与力、质量的关系》教学设计本节是高中物理必修1第四章第二节内容，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。
本节课是探索规律的实验课，重点是在教师的引导下让学生体验探究过程，体会物理学研究的方法，达到掌握方法、提高能力的目的。
三维目标：知识与技能：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．过程与方法：1．指导学生定性分析加速度和力、物体质量的关系，知道用控制变量法进行实验．2．指导学生根据原理去设计实验.3．帮助学生分析数据表格，学会利用图象寻求物理规律的方法.情感态度与价值观1．通过探究实验，培养实事求是、尊重客观规律的科学态度．2．通过实验探究激发学生的求知欲和创新精神．3．渗透科学的发现、分析、研究等方法。
教学课时：1课时教学重点与难点:重点：1、实验注意事项的分析。
2对a∝F、a∝1／m图象的分析和探究。
难点：对探究性实验的把握。
教学方式：本节课主要采取的是“实验——探究”教学方式。
教学工具：牛顿第二定律演示仪长木板打点计时器和纸带小车重物天平教学过程:复习导入：复习牛顿第一定律的内容：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。
得出牛顿第一定律的内涵：（1）力是改变运动状态的原因。
（2）质量是惯性大小的唯一量度。
分析：合力是产生加速度的原因，以及加速度大小与质量有关。
得出：加速度与力（合力）、质量有关。
新授：一、定性分析加速度与合力、质量的关系1）分析：在光滑水平面上，物体受力越大，产生的加速度越大，学生猜想a与F成正比；2）实验演示：同样的作用力，质量越大，加速度越小，学生猜想a与m成反比。
二、如何定量研究加速度、力和质量三者之间的关系。
1、学生讨论：研究方法：控制变量法。
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时，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. 设计实验：利用学生熟悉的实验仪器和已知的方法，如何测量加速度、力和质量。
高中物理 第四章4.2实验：探究加速度与力、质量的关系教学案 新人教版必修1
4.2实验：探究加速度与力、质量的关系班级________姓名________学号_____ 教学目标:★知识与技能要求学生认真看书，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1．在学生实验的基础上得出a∝F、a∝1／m的实验结论，并使学生对牛顿第二定律有初步的理解。
2．渗透科学的发现、分析、研究等方法。
★情感态度与价值观通过对a∝F、a∝1／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，激发学生学习物理的兴趣。
教学重点与难点:重点：对a∝F、a∝1／m的探究难点：对探究性实验的把握。
教学方式：本节课主要采取的是“实验——探究”教学方式。
教学工具：1．学生分组实验的器材：木板、小车、打点计时器、电源、小筒、细线、砝码、天平、刻度尺、纸带等。
(①附有滑轮的长木板2块；②小车2个；③带小钩或小盘的细线2条；④钩码(槽码)，规格：10 g、20 g，用做牵引小车的力；⑤砝码，规格：50 g、100 g、200 g，用做改变小车质量；⑥刻度尺；⑦1 m～2 m粗线绳，用做控制小车运动)如果没有小规格钩码或槽码，可以用沙桶及沙子替代，增加天平及砝码，用来测质量。
2．计算机及自编软件，电视机(作显示)。
3．投影仪，投影片。
教学设计：新课导入：1．复习提问：物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?教师启发引导学生得出：物体运动状态改变快慢用加速度来描述，与物体质量及物体受力有关。
(学生更详细的回答可能为：物体受力越大，物体加速度越大；物体质量越大，物体加速度越小)2．教师引导提问进入新课：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?请同学猜一猜。
(学生会提出很多种猜想，对每一种猜想，教师都应予以肯定)教师在学生猜想的基础上进一步引导启发学生：我们的猜想是否正确呢，需要用实验来检验。
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42 实验：探究加速度与力、质量的关系【教目标】（一）知识与技能1解物体运动状态的变快慢，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培养生动手操作能力（二）过程与方法1指导生半定量的探究加速度和力、物体质量的关系知道用控制变量法进行实验2生自己设计实验，自己根据自己的实验设计进行实验3对实验据进行处，看一下实验结果能验证什么问题（三）情感态度与价值观1通过探究实验，培养实事求是、尊重客观规律的态度2通过实验探究激发生的求知欲和创新精神3培养与人合作的团队精神【教重点】1控制变量法的使用2如何提出实验方案并使实验方案合可行3实验据的分析与处【教难点】1如何提出实验方案并使实验方案合可行2实验据的分析与处【教具准备】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：10 g、20 g，用作牵引小车的力）；砝码（规格：50 g、100 g、200 g，用改变小车的质量）；刻度尺；文件夹；粗线绳（用牵引小车）打点计时器、生电、纸带、气垫导轨、微机辅助实验系统一套【课时安排】 2课时【教过程】［新课导入］利用多媒体投影图4－2－1：图4－2－1分组定性讨论组1：物体质量一定，力不同，物体加速度有什么不同？组2：力大小相同，作用在不同质量的物体上，物体加速度有什么不同？师：请组1的代表回答一下你们讨论的结果组1生：当物体质量一定时，物体的加速度应该随着力的增大而增大师：请组2的代表回答你们组讨论的问题组2生：当力大小相同时，物体质量越大，运动状态越难以改变，所以质量越大，加速度越小师：物体运动状态改变快慢取决于哪些因素？定性关系如何？生1：应该与物体的质量和物体所受的力有关系力越大，加速度越大；质量越大，加速度越小生2：这里指的力应该是物体所受的合力，以上图为例，物体所受的重力和支持力相等，不参与加速度的提供师：刚才进行多媒体演示时一次是固定力不变，一次是固定质量不变，这样做有什么好处呢？生：方便我们的研究师：这是研究多个变量之间关系的非常好的方法，我们把它称作控制变量法我们以前在什么地方到过这种方法？生1：在初中我们在探究物体的密度与质量、体积之间的关系时生2：在研究电流与电压、电阻的关系时师：好，我们这节课就用这种方法进行探究加速度和力、质量之间的关系［新课教］一、加速度与力的关系师：设计一个实验，保持物体的质量不变，测量物体在各个不同的力的作用下的加速度，分析加速度与力的关系大家分组讨论并且每组设计一个实验方案，并说明实验的原分组讨论组1生1：我们是根据课本上的参考案例设计实验的（在投影仪上展示实验装置如图4－2－2）图4－2－2组1生2：我们设计实验的实验原如下：因为两个小车的初速度都为零，拉力大小不同，但对每个小车说保持不变，所以小车应该做匀加速直线运动根据初速度为12可知，加速度和位移成正比，只要测量位移就可零的匀加速直线运动的位移公式=2以得到加速度与受力之间的关系，力的大小可以根据盘中的砝码求出师：下面请组2的代表发言组2生1：我们设计的方法和组1的差不多，我们是用了一辆小车，小车后面连接一纸带，用打点计时器记录小车的运动情况，根据所打的点计算小车的加速度，然后再看所受的力和加速度的关系组2生2：为了消除摩擦力的影响，我们在木板下面垫了一个小木块，当小车没有拉力时让它在木板上匀速运动师：这个同的想法很好，这样小车受到的绳子的拉力就等于小车受到的合力，下面请组3的同代表发言组3生1：前面两组的同设计实验时都是物体的初速度为零，我们可以利用气垫导轨设计一个更为一般的方法，让导轨倾斜不同的角度，滑块所受的力就是重力的分力，让滑块滑过轨道中间的两个光电门，记录经过光电门的速度和两个光电门的距离，根据公式=av v 2202 可以求出加速度的大小，从而可以得到加速度和力的关系师：好的，在进行实验之前还应该先设计自己的实验表格记录一下自己的实验据那么你是怎样设计表格使你的实验据得以记录的呢？生1：水平面长木板与小车，车后用绳控制小车运动，两车质量相同表格设计如下：参考表格生2：用一辆小车，测量加速度师：好，现在大家就根据自己设计的方案进行实验，把据填入设计的表格内生进行实验，老师巡回指导，帮助实力较弱的小组完成实验师：现在请各小组简要进行一下实验报告组1生1：我们根据课本上的参考案例进行了实验，因为已知小车的加速度和位移成正比，通过验证位移和受力之间的关系，即可得出加速度和受力的关系师：实验据是怎样进行处的呢？组1生2：我用的是位移和对应力的比值组1生3：通过我们的讨论，我们发现用作图的方法能更好地表示位移（即加速度）和力的关系关系图表如图4－2－3所示：图4－2－3可得在研究物体质量不变的情况下，物体的加速度与物体所受的外力成正比组2生：我们通过处小车后面的纸带，计算出小车的加速度，通过作图验证了小车的加速度和物体所受的合力成正比组3生：我们用气垫导轨作出的加速度和所受力的关系图象，实验结论是图象非常接近一条过原点的直线师：大家做得都非常好，那么你们在实验中遇到的困难是什么呢？能不能想出办法克服？组1生：当拉小车的砝码的质量较大时，绳子容易打滑，从而影响了位移的测量我们用松香涂抹在绳子上，效果不错组2生：我们在做实验时发现了这样一个问题，即当砝码的质量和小车的质量差不多时，－F图象不能再是一条直线，而是发生了弯曲师：这组同的问题非常好，实际上砝码和盘的重力并不严格等于小车受到的拉力，简单证明如下：设砝码及盘的质量为，小车的质量为M，则分别对它们进行受力分析，对小车，受拉力和摩擦力，对砝码和盘，受重力和拉力，那么它们之间的关系是什么呢？如果相等，根据物体受合力为零则物体做匀速运动，而实际上砝码及盘实际的运动应该是做加速运动，所以说重力和拉力并不相等，而是应该重力大于拉力，而我们在实验中认为二者相等，所以实验的误差有一部分于此控制的方法就是尽可能地使砝码和盘的质量远小于小车及砝码的质量，具体的分析方法我们将在下一节到组3生：虽然用气垫导轨做实验结果比较精确，但实验据处比较复杂师：我们可以用计算机进行据处，使据处变得简单，大家在课下讨论一下看如何用据处软件处实验中得到的据师：以上我们是通过控制物体的质量不变探究物体的加速度与物体所受力之间的关系，下面同们继续做实验，通过控制物体所受的力不变探究物体的加速度和质量的关系二、加速度与质量的关系生进行实验，老师巡回指导，帮助实力较弱的小组实现实验由于和以上的实验方法非常类似，所以可以直接让生得出结论师：大家得出的结论是什么？生：物体加速度在物体受力不变时，和物体的质量成反比师：这时候我们应该怎样通过图象验证问题呢？生：我们如果作－M图象则图象是曲线，我们可以作－1／M图象解决这个问题，物体的加速度和质量成反比，所以－1／M图象应该是一条过原点的直线三、由实验结果得出的结论师：通过大家的实验，排除误差的影响，大家讨论总结一下加速度和物体所受的力以及物体质量之间的关系【分组讨论】生1：我们可以得出这样的结论：物体的加速度和物体所受的力成正比，和物体的质量成反比生2：应该是和物体所受的合力成正比生3：我想力是矢量，加速度也是矢量，加速度的方向应该和物体所受力的方向相同师：（总结）大家的发言非常好，那么我们得出的结论是不是一个定性的结论呢？仅靠少量的实验是不行的，应该通过更为精确的实验和更多次的实验进行证明，不过我们大家在现有水平下能够得出这个结论是非常了不起的，这是我们下节课要的牛顿第二定律的内容【课堂训练】在水平路面上，一个大人推一辆重车，一个小孩推一辆轻车，各自做匀加速运动（阻力不计）甲、乙两同在一起议论，甲同说：大人推力大，小孩推力小，因此重车的加速度大乙同说，重车质量大，轻车质量小，因此轻车的加速度大你认为他们的说法是否正确？请简述由答：甲、乙两同的结论和由都不全面和充分，物体的加速度决定于物体所受的合外力和物体的质量大人的推力虽然大，但车的质量也大，因此重车的加速度也不一定就大小车的质量小，但是小孩的推力也小，因而轻车的加速度也不一定大判断谁的加速度大，必须看各自的质量和合外力［小结］本节我们习了：1力是物体产生加速度的原因2用控制变量法探究物体的加速度与合外力、质量的关系；设计实验的方法3物体的质量一定时，合外力越大，物体的加速度也越大；合外力一定时，物体的质量越大，其加速度越小，且合外力的方向与加速度的方向始终一致4实验据的处方法［布置作业］1完成实验报告2设计一种方案，测量自行车启动时的平均加速度［课外训练］1甲、乙两同在“探究加速度与合外力F的关系”时，分别得到如图4－2－4所示的图象，这说明了什么？图4－2－42关于本节课的实验操作，下列说法中符合实际的是A通过同时改变小车的质量及受到的拉力F的研究，能归纳出加速度、力、质量三者之间的关系B通过保持小车质量不变，只改变小车的拉力的研究，就可以归纳出加速度、力、质量三者之间的关系通过保持小车受力不变，只改变小车质量的研究，就可以得出加速度、力、质量三者之间的关系D先不改变小车质量，研究加速度与力的关系；再不改变小车受力，研究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度、力、质量三者之间的关系3在做实验时，首先要细心地调整装置，以使小车做匀速运动，然后才进行实验，这样做的目的何在？参考答案1答：甲、乙两物体质量不同，且甲<乙2D3平衡摩擦力，减小误差板书设计2 实验：探究加速度与力、质量的关系活动与探究探究主题：控制变量法在物实验中的应用与意义通过查资料或上互联搜索等手段写一篇与之相关的技小论文。
人教版必修一4.2《实验：探究加速度与力、质量的》WORD教案14
4.2实验：探究加速度与力、质量的关系［要点导学］1实验目的：探究加速度与外力、质量三者的关系。
这个探究目的是在以下两个定性研究的基础上建立起来的。
(1)小汽车和载重汽车的速度变化量相同时，小汽车用的时间短，说明加速度的大小与物体的质量有关。
(2)竞赛用的小汽车与普通小轿车质量相仿，但竞赛用的小车能获得巨大的牵引力，所以速度的变化比普通小轿车快，说明加速度的大小与外力有关。
2.实验思路：本实验的基本思路是采用控制变量法。
(1)保持物体的质量不变，测量物体在不同外力作用下的加速度，探究加速度与外力的关系。
探究的方法采用根据实验数据绘制图象的方法，也可以彩比较的方法，看不同的外力与由此外力产生的加速度的比值有何关系。
(2 )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，探究加速度与力的关系。
探究的方法采用根据实验数据绘制图象的方法。
3•实验方案：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：采用较多的方案是使用打点计时器，根据连续相等的时间T内的位移之差△ x=a T2求出加速度。
条件许可也可以采用气垫导轨和光电门。
教材的参考案例效果也比较好。
(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。
教材的参考案例提供的外力比较容易测量，采用这种方法是不错的选择。
4.对实验结果的分析是本实验的关键。
如果根据实验数据描出的a-F图象和a-1/m图象都非常接近一条通过原点的直线，也只能说我们的实验结果是“在质量不变的条件下，加速度与外力成正比；在外力不变的条件下，加速度与质量成反比。
”这一结果决不能说找出了定律，一个定律的发现不可能是几次实验就能得出的。
［范例精析］例1在图4-2-1中，一个乒乓球向运动员飞来，运动员可以用球拍突然改变乒乓球的速度大小和方向。
4.2实验：探究加速度与力、质量的关系+教学设计高一上学期物理人教版2019必修一
教学内容实验：探究加速度与力、质量的关系课时教材分析（1）本节课的主要教学内容是探究加速度与力、质量的关系。
（2）本节课主要介绍了控制变量法的使用、如何提出实验方案并使实验方案合理可行、实验数据的分析与处理等知识点。
（3）通过学习本节课，学生能够理解实验思路的合理性，以及用图象处理实验数据的有效性；经历实验的操作和测量过程，以及通过图象处理实验数据的过程，体验如何平衡摩擦阻力、减少系统误差的操作方法；通过探究实验，培养实事求是、尊重客观规律的科学态度。
教学目标回顾（1）学生能够理解并应用控制变量法来设计实验，探究加速度与力、质量之间的关系，并能够合理分析实验数据。
（2）学生通过实验操作，能够培养科学探究的能力，形成实事求是、尊重客观规律的科学态度，并激发求知欲和创新精神。
（3）学生能够描述物体在受力情况下的运动状态变化，并解释加速度、力和质量之间的定量关系。
教学过程一、引入新课开场白教师步入教室，手持一本关于经典力学的书籍，微笑面对学生：在物理学的浩瀚星海中，牛顿三大定律犹如夜空中最亮的星，指引着我们探索力与运动的奥秘。
今天，我们将踏入这场奇妙之旅的第二站——加速度、力与质量的不解之缘。
让我们带着疑问，一起揭开‘运动和力’那神秘的面纱。
提问激发兴趣思考问题：物体运动状态的改变，具体是哪个物理量在‘幕后操作’？没错，正是加速度，它是运动状态变化快慢的直接反映。
当不同物体面临相同的力时，为何有的轻盈跳跃，有的却沉重缓慢？是何种因素决定了这种差异性？二、新课内容探索的起点：问题的提出教师在黑板上写下：物体的加速度a与所受的合外力F、物体质量m 之间存在怎样的秘密关系？字迹刚落，教师转身，眼神充满期待地望向学生们，等待思维的火花在他们眼中闪烁。
猜想的舞台：思维的碰撞学生讨论：我猜，如果质量m固定，力越大，加速度应该也会变大吧，因为更大的推力能让物体更快加速。
反之，如果力不变，质量增加的话，就像推动一辆加重的购物车，感觉会更费劲，所以加速度应该会减小。
高中物理人教版必修1 4.2实验探究加速度与力、质量关系 教案 Word版含解析
4、2实验:探究加速度与力、质量关系一、教材分析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、本节是探索规律的实验,重点就是让学生亲身体验探究过程、在教师的引导下学生动手、动脑进行设计研究,体会通过控制变量来研究物理规律的重要方法,在研究电阻、电容等实验中都会用到此法、只有让学生在实际的设计和操作中才能使学生体会到物理学研究的方法,达到掌握方法、提高能力的目的、二、教学目标知识与技能通过实验探究加速度与力和质量的定量关系、过程与方法使学生掌握在研究三个物理量之间关系时,用控制变量法实现、情感态度与价值观通过实验探究激发学生的求知欲和创新精神、三、教学重点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、四、教学难点指导学生选器材,设计方案,进行实验,作出图象,得出结论、五、教学过程导入新课复习导入复习提问:物体运动状态的改变是指哪个物理量的改变？标志物体运动状态变化快慢的物理量是什么？回答:物体运动状态的改变是指速度的改变,加速度是反映物体运动状态变化快慢的物理量、通过上一节学习,我们知道:物体的质量越大,物体的运动状态越难改变;物体的质量越小,物体的运动状态较易改变、请同学们根据上节所学知识及日常见闻实例猜测一下:加速度的大小与哪些物理量有关？学生猜想:加速度的大小与物体的受力、质量有关、推进新课既然物体的加速度与物体的质量和它受到的力有关,到底存在怎样的关系 下面通过控制变量法研究一下加速度与物体受力和质量的关系、 一、加速度与力的关系让学生阅读课本,明确以下两个方面内容:1、实验的基本思路:保持物体的质量不变,测量不同力下的加速度,分析加速度与力的关系、2、实验数据的分析:根据定性分析判断结果:力越大,加速度越大,猜测a ∝F,F n、 （1）设计表格,如: 次数项目 12 3 4 5 6 F/Na/（m ·s -2）( 2 )建立坐标系如图4-2-2:图4-2-2（3）描点 （4）连线通过得到的图线,分析a 与F 的关系、实验发现a-F 图象是一条过原点的直线、 二、加速度与质量的关系1、实验的基本思路:保持物体受力不变,测量不同质量下的加速度,分析加速度与质量的关系、2、实验数据的分析:根据定性分析判断结果:质量越大,加速度越小,猜测a ∝m 1,n m1（1）设计表格,如: 次数项目 12 3 4 5 6a/m ·s-2m/kg m1/kg -1（2）建立坐标系如图4-2-3:a-m 1或a-n m1图4-2-3 （3）描点 （4）连线得到图线分析,分析a 与m 的关系、为了增强学生做实验的目的性,引导学生分析以下内容:这个实验需要测量的物理量有三个:物体的速度、物体所受的力、物体的质量、质量可用天平测量,本实验要解决的主要问题是怎样测量加速度和怎样提供与测量物体受到的力、 三、制定实验方案时的两个问题图4-2-41、怎样测量（或比较）物体的加速度,你能想到哪些方法？让学生思考后回答:用如图4-2-4所示的装置:在一端有滑轮的长木板上,放一小车,通过细绳另一端的钩码拉小车、（1）让物体做初速度为零的匀加速直线运动,用刻度尺测量物体运动的位移,用秒表测量出运动的时间,由x=21at 2公式算出、 （2）让物体做初速度为零的匀加速直线运动、在运动物体后安装一条通过打点计时器的纸带,根据纸带上打出的点来测量加速度、 （3）直接用加速度计测量、总结:这些方法的共同特点是直接测出了加速度的大小,我们要探究的是加速度与其他量之间的比例关系,如果不直接测出加速度,我们能否找出加速度和质量之间的定量关系呢？学生思考后回答:①如果测出两个初速度为零的匀加速直线运动在相同时间内发生的位移x 1、x 2,位移之比就是加速度之比、2121x x a a =②如果测出两个初速度为零的匀加速直线运动物体在相同位移内所用时间t 1、t 2,时间比的平方就是加速度之比的倒数、212221t t a a =2、怎样提供和测量物体所受的恒力、现实中,除了真空中抛出或落下的物体（仅受重力）外,仅受一个力的物体几乎是不存在的、然而,一个单独的力的作用效果与跟它大小、方向都相同的合力的作用效果是相同的,因此,实验中力F 的含义可以是物体所受的合力、那么,如何为一个运动的物体提供一个恒定的合力？如何测出这个合力呢？交流讨论:用前边测加速度的器材,使物体做匀加速运动的力就是物体的合力,这个合力就等于钩码的重力、通过改变钩码的个数就可以改变物体所受的合力,通过测量钩码的重力就可测得物体所受的合力、 四、怎样由实验结果得出结论学生分组实验结束后,利用前面的方法处理实验数据,分析得出实验结论,让小组代表发言、 教师对各小组学生的实验方案、数据处理方法、实验结论等情况进行评价,让学生明确,只要设计方案合理,亲身体验探究过程,至于能否得出正确结果并不多么重要、 六、 课堂小结本节课以实验为依据,采用控制变量法进行研究、根据已掌握的物理知识自行设计实验方案、探索物理规律是物理学研究的重要方法、其基本思路是:提出问题→猜想（作出假设）→进行实验（收集数据）→数据分析→得出结论→反复验证→得出定律、七、教学后记。
4.2实验：探究加速度与力、质量的关系+教学设计高一上学期物理人教版2019必修一
实验：探究加速度与力、质量的关系一、教学目标1.物理观念通过实验认识加速度与力、质量之间的定量关系。
掌握牛顿第二定律（F=ma）的数学表达式，并理解其物理意义。
深刻理解力是产生加速度的原因，以及加速度方向与合外力方向间的矢量关系。
2.科学思维通过实验及数据处理，培养学生观察、分析、归纳总结的能力。
培养学生运用控制变量法研究物理问题的能力。
3.科学探究通过实践和探究，让学生感觉科学就在身边。
培养学生对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理的精神，树立正确的世界观和唯物主义观。
4.科学态度与责任培养学生观察思考，勇于发现乐于探究的学习习惯，以及应用物理知识解决实际问题的能力。
二、教学重难点重点：通过实验探究加速度与力、质量之间的定量关系，得出牛顿第二定律。
难点：理解并掌握牛顿第二定律的物理意义，以及如何在实验中准确测量和计算加速度、力和质量。
三、教学分析本实验基于新人教版高中物理必修1第四章第二节的内容，主要研究物体的加速度a与物体所受的外力F及物体的质量m之间的定量关系。
通过实验，学生可以更直观地理解牛顿第二定律，并掌握其应用。
四、教学过程教学环节教师活动设计意图新课导入（一）引入新课通过复习牛顿第一定律，引导学生理解力是改变物体运动状态（即产生加速度）的原因。
提出问题：物体的加速度与哪些因素有关？它们之间有何定量关系？用生动形象的画面激活学生的思维，培养学生学习的兴趣。
课内探究（二）实验设计控制变量法：在探究加速度与力的关系时，保持小车质量不变，改变施加在小车上的力（通过增减钩码数量实现）。
在探究加速度与质量的关系时，保持施加在小车上的力不变，改变小车的质量（通过在小车上增减砝码实现）。
实验原理：利用打点计时器或测量小车在相同时间内的位移来反映加速度的大小（位移与加速度成正比）。
通过测量小车的质量（使用天平）和施加在小车上的力（通过测量钩码重力得到），结合实验数据探究加速度与力、质量的关系。
人教版高中物理必修一第四章4.2实验：《探究加速度与力、质量的关系》教学设计-教学文档
实验：探究加速度与力、质量的关系颜岩宁阳一中物理组【教学目标】一、知识与技能1．理解物体运动状态的变化快慢即加速度大小与力有关，与质量也有关。
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。
二、过程与方法1．指导学生半定量地探究加速度与力和质量的关系，知道用控制变量法进行实验。
2．引导学生自己设计实验，并根据设计进行实验。
3．对实验数据进行处理，并能根据数据结果得出结论。
三、情感、态度、价值观1．通过实验，培养实事求是、尊重客观规律的科学态度。
2．通过探究激发学生的求知欲和创新精神。
3．培养人与人合作的团队精神。
【教学重点】1．控制变量法的使用。
2．如何提出实验方案，并使实验方案合理可行。
3．实验数据的分析和处理。
【教学难点】1．在老师引导下提出切实可行的实验方案。
2．实验的操作过程。
【教学用具】带有滑轮的长2块；小车2个；打点计时器、秒表、钩码、夹子、刻度尺、粗细线；气垫导轨、数字计时器、光电门两个。
【教学要求】上课地点为实验室，五个学生一组，选出组长一名。
每组桌上贴上组号，每个学生发学案一张，每组同学带课本，计算器，铅笔。
【教学过程】(一)引入新课牛顿第一定律告诉我们物体在不受力的情况下保持的运动状态是静止或匀速运动。
那么，同学们考虑过没有物体在受到力的情况下的运动状态是怎样的呢？这节课我们就来研究这个问题。
用多媒体投影机出示学生思考的问题：1、物体运动状态的改变是指哪个物理量的改变？标志物体运动状态变化快慢的物理量是什么？2、对于任何物体，在它们受到相同作用力时，决定它们状态变化难易程度的唯一性因素是什么？参考答案：物体运动状态的改变是速度的改变，标志物体运动状态变化快慢的物理量是加速度。
对于任何物体，在它们受到相同作用力时，决定它们状态变化难易程度的唯一性因素是物体的质量。
由上节学习可知：物体的质量越大，物体的运动状态越难改变，物体的质量越小，物体的运动状态越容易改变。
高中物理必修一 4.2《实验：探究加速度与力、质量的关系》教案(新人教版)
4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系【【教教学学目目标标】】1．2．3．【【重重点点难难点点】】1．2．【【教教学学方方法法】】观察、分析、推理、归纳【【教教学学用用具具】】多媒体、小车、一端带滑轮长木板、钩码、打点计时器、学生电源、纸带、刻度尺、气垫导轨、微机辅助实验系统一套。
【【教教学学过过程程】】一、加速度和力的关系（控制质量不变）：1、实验装置：两辆质量相同的小车，放在光滑的水平板上，小车的前端各系上细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘里放有数量不等的砝码，使两辆小车在不同的拉力下做匀加速运动。
2、两点说明（1）砝码跟小车相比质量较小，细绳对小车的拉力近似地等于砝码所受的重力。
（2）用一只夹子夹住两根细绳，以同时控制两辆小车。
3、实验方法：a.在两砝码盘中放不同数量的砝码，使两小车所受的拉力不同。
b.打开夹子，让两辆小车同时从静止开始运动，一段时间后关上夹子，让它们同时停下来。
c.比较两辆车在相等的时间里，所发生的位移的大小.结果： 所受拉力大的那辆小车，位移大 ４、分析推理：a.由公式221at s =得到在时间t 一定时，位移s 和加速度a 成正比；b.由实验结果得到：小车的位移与他们所受的拉力成正比；５、结论：对质量一定的物体，加速度跟作用在物体上的力成正比，即：F a F F a a ∝= 或 2121 二、加速度和质量的关系（控制外力不变）1、实验装置(同上)2、实验方法使两辆小车所受拉力相同，而在一辆小车上加放砝码，以增大质量，研究加速度和质量之间的关系。
3、实验现象：在相同的时间里，质量小的那辆小车的位移大。
４、分析推理，得到结论：在相同的力作用下，物体的加速度跟物体的质量成反比，即 1221a m a m = 或 1a m∝ 三、1、【例1】教Fa1/m【例2】教【例3】学【【课课外外作作业业】】1、教材：P 5——（3）2、学海导航：P 2——4【【教教学学后后记记】】。
高中物理4.2实验：探究加速度与力、质量的关系教案新人教版必修1
2．实验：探究加速度与力、质量的关系知识纲要导引
核心素养目标
(1)学会用控制变量法探究物理规律．
(2)掌握利用图象处理数据的方法．
(3)探究加速度与力、质量的关系．
(4)能解释生活中的相关现象.
知识点控制变量法探究加速度a与力F、质量m的关系
1．实验原理：
2．实验器材：打点计时器、纸带、复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、夹子、细绳、低压交流电源(使用电火花打点计时器时不用低压交流电源)、导线、天平(带有一套砝码)、小盘、刻度尺．
控制变量法
当研究对象有两个以上的参量发生牵连变化时，我们设法控制某些参量使之不变，而研究其中两个参量之间的变化关系的方法叫控制变量法．
称量质量：用天平测出小车和砝码的总质量m，小盘和砝码的总质量
安装器材：按照如图把实验器材安装好，注意此时先不要把悬挂小盘的细绳系在车
平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫一块木块，反复移动木块的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态．这时，小车拖着纸带运动时受到的摩
为横坐标，根据数据作a F图象，用曲线拟合测量点，找出规律，
在相同力的作用下产生的加速度填在表中：
加速度的计算方法。
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4.2实验：探究加速度与力、质量的关系一、知识结构二、教学目标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，能做出物体运动的aF、a1m图象.3.会通过实验探究加速度与力、质量的定量关系．.三、新知全解知识点控制变量法探究加速度a与力F、质量m的关系1．实验原理：2．实验器材：打点计时器、纸带、复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、夹子、细绳、低压交流电源(使用电火花打点计时器时不用低压交流电源)、导线、天平(带有一套砝码)、小盘、刻度尺．控制变量法当研究对象有两个以上的参量发生牵连变化时，我们设法控制某些参量使之不变，而研究其中两个参量之间的变化关系的方法叫控制变量法．3．实验步骤：(1)称量质量：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.(2)安装器材：按照如图把实验器材安装好，注意此时先不要把悬挂小盘的细绳系在车上，即不给小车加牵引力．(3)平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫一块木块，反复移动木块的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态．这时，小车拖着纸带运动时受到的摩擦阻力恰好与小车所受的重力在斜面方向上的分力平衡．(4)操作：①把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小盘，先接通电源再放开小车，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．②保持小车和砝码的质量m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①.③保持小盘和砝码的总质量M不变，改变小车和砝码的质量m，重复以上步骤．待测物理量器材小车与其上砝码的总质量m天平小盘和盘内砝码的总质量M天平小车的加速度a 打点计时器4.数据处理：(1)把小车在不同力作用下产生的加速度填在表中：实验序号物理量 12345 6作用力F加速度a以a为纵坐标、F为横坐标，根据数据作a-F图象，用曲线拟合测量点，找出规律，分析a与F的关系．(2)把不同质量的小车(小车和钩码)在相同力的作用下产生的加速度填在表中：实验序号12345 6物理量质量m质量的倒数1m加速度a分别以a为纵坐标、1m为横坐标，根据数据作a -1m图象，分析a与m的关系．加速度的计算方法公式法v0＝0时，由x＝12at2得a＝2xt2推论法由Δx＝aT2得：a＝ΔxT25．实验误差产生原因及减小误差的方法产生原因减小方法偶然误差质量测量不准、计数点间距测量不准多次测量求平均值小车所受拉力不等于小盘和盘中砝码所受的总重力①准确平衡摩擦力②使细绳和纸带平行于木板作图不准使尽可能多的点落在直线上，不在直线上的点应尽可能均匀分布在直线两侧，误差较大的点舍去系统误差小盘及砝码的总重力代替小车所受的拉力使小盘和砝码的总质量远小于小车的质量四、核心知识汇总核心一对实验目的、原理与器材的考查例1如图所示是某同学做探究加速度与力、质量的关系实验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错误操作．(1)电源_____________________________________________________________________ ___；(2)打点计时器位置_____________________________________________________________________ ___；(3)滑轮位置_____________________________________________________________________ ___；(4)小车位置_____________________________________________________________________ ___；(5)长木板_____________________________________________________________________ ___．【解析】本题考查了实验装置和器材选择，关键明确实验的原理．打点计时器应使用交流电源，实验前打点计时器应在右端，小车应靠近打点计时器，滑轮的位置应保持拉小车的线与木板平行，并且应垫高木板的右端平衡小车所受摩擦力．【答案】(1)应用交流电源(2)应靠右端(3)应使小车左端的线水平(4)应靠近打点计时器(5)应垫高右端平衡摩擦力三问平衡摩擦力摩擦力如何被平衡垫高长木板远离滑轮的一端平衡摩擦力的标志打点计时器所打纸带点迹分布均匀平衡摩擦力的原理mg sinθ＝F f改变小车质量，不需重新平衡摩擦力训练1(多选)在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，关于平衡摩擦力的说法中正确的是()A．“平衡摩擦力”的本质就是想办法让小车受到的摩擦力为零B．“平衡摩擦力”的本质就是使小车所受的重力沿斜面向下的分力与所受到的摩擦阻力相平衡C．“平衡摩擦力”的目的就是要使小车所受的合力等于所挂钩码通过细绳和滑轮对小车施加的拉力D．“平衡摩擦力”是否成功，可由小车拖动由打点计时器打出的纸带上的点迹间距是否均匀而确定解析：小车所受的摩擦力不可避免，平衡摩擦力的本质就是使小车的重力沿斜面方向的分力与小车所受的阻力相平衡，选项A错误、B正确；平衡摩擦力的目的是使小车所受的合力等于细绳对小车的拉力，选项C正确；恰好平衡摩擦力时，小车拖动纸带，不给小车提供拉力，给小车一个初速度，小车做匀速直线运动，由打点计时器打出的纸带点迹间距应该是均匀的，选项D正确．答案：BCD平衡摩擦力应注意(1)不系重物．(2)连好纸带接通打点计时器，反复调节倾角，纸带上打出的点迹均匀分布时，说明已经平衡了摩擦力．核心二实验步骤及数据处理1．实验的两个必须2．平衡摩擦力操作不当的三种情况：(1)a图线中，F不等于0，a等于0，知未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够(斜面倾角偏小)．(2)b图线中，F＝0，a不等于0，知平衡摩擦力过度(斜面倾角偏大)．(3)c图线的斜率减小，知质量变大，可知未满足钩码的质量远小于小车的质量，即所挂钩码的质量太大．例2下面是“探究加速度与力、质量的关系”实验步骤：①用天平测出小车质量M和小盘质量m；②安装好打点计时器，在小车上装好纸带；③调整长木板的倾斜程度；④在小盘中加入适量的砝码m1；⑤保持小车质量一定时，探究加速度与力的关系；⑥保持小车所受拉力一定时，探究加速度与质量的关系．(1)步骤③的目的是________________．(2)步骤④中，要求小盘和砝码总质量(m＋m1)________小车质量M.(3)步骤⑤和⑥，表明该实验采用的科学方法是________________．【解析】(1)步骤③是为了平衡小车与木板、纸带与打点计时器间的摩擦力，使小车所受的合力等于绳子的拉力．(2)步骤④中，要求小盘和砝码总质量(m ＋m1)远小于小车的质量M，以使小车所受绳子的拉力等于小盘和砝码的总重力．(3)该实验采用的是控制变量法．【答案】(1)平衡摩擦力(2)远小于(3)控制变量法例3在探究“加速度与质量的关系”的实验中，小车的受力F一定时，a与M的关系数据如下表所示．试根据表中数据回答下列问题．a/(M/s2) 2.01 2.66 3.23 3.98M/kg 2.00 1.50 1.25 1.00(1)作a -M的关系图象能否发现a与M的关系？为什么？怎样做才能发现a 与M的关系？_________________________________________________________________ _______(2)在坐标纸中画出a - 1/M的关系图象．(3)根据a-1/M的关系图象，你能得出怎样的结论？_____________________________________________________________________ ___【解析】(1)作a与M的关系图象，不能发现a与M的关系．根据表格可猜想到a与M可能成反比、也可能是a与M2成反比……，显然a-M关系图线是曲线，凭肉眼是不能判断曲线是否是双曲线的．若xy＝k(k为不等于0的常数)，则作y-1x的关系图线可化曲为直，故应通过作a - 1/M的关系图象研究．(2)a - 1/M关系图象如图所示．(3)在小车所受合外力保持不变时，小车的加速度与质量成反比．【答案】见解析用图象法分析物理量之间的关系，作出的图象是直线才容易分析，如果是曲线，则无法确定物理量间是什么关系．例如：为了找出x与y这两个量之间的关系，可以作y -x图象，也可以作y2-x图象，y3 -x图象，甚至可以作1y-x图象、1y2-x图象、1y3-x图象，直到作出的是一条直线，才好说明x和y之间的关系．训练2在做“探究加速度和力、质量的关系”的实验中，保持小车和砝码的总质量不变，测得小车的加速度a和拉力F的数据如下表所示：F/N0.200.300.400.500.60a/(m·s－2)0.110.190.290.400.51(1)根据表中的数据在上图的坐标系上作出a -F图象；(2)图线斜率的物理意义是_____________________________________________________________________ ___；(3)小车和砝码的总质量为________kg；(4)图线(或延长线)与F轴截距的物理意义是_____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ _______.(1)图线与坐标轴有截距，是由摩擦力引起的．(2)图线弯曲是实验没有满足质量关系造成的．解析：(1)根据所给数据在所给坐标系中准确描点，作出的a -F图象如图所示．(2)根据(1)中图象可以判断出图线的斜率表示小车和砝码总质量的倒数．(3)由(1)中图象可得：1M＝ΔaΔF，解得M＝1 kg.(4)由a -F图象可知，当力F＝0.1 N时，小车开始运动，说明此时小车受到的阻力为0.1 N.答案：(1)见解析(2)小车和砝码总质量的倒数(3)1(4)小车受到的阻力为0.1 N训练3(多选)如图所示是某些同学根据实验数据画出的图象，下列说法中正确的是()A．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解析：甲图的a -F图象，当F＝0时，加速度a≠0，说明F＝0时，物体受；乙图到的合外力已不等于零，即平衡摩擦力时长木板倾角过大，使mg sinα>F滑>mg sinθ.所同甲图的原因相同．丙、丁是由于平衡摩擦力时倾角过小，而使F滑以，选项A、D正确．答案：AD五、随堂练习及真题解析1．“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示．实验中，为使小车运动时所受的拉力近似等于盘和重物的总重力，则盘和重物的总质量m与小车的质量M应满足的关系是()A．m远大于M B．m远小于MC．m略大于M D．m略小于M解析：只有M≫m时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和重物的总重力，B正确．答案：B2．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，需要平衡摩擦力时，应该让小车()A．挂上小盘，拖上纸带，开动打点计时器B．不挂小盘，拖上纸带，开动打点计时器C．挂上小盘，不拖纸带D．不挂小盘，不拖纸带解析：平衡摩擦力时，应把纸带所受的摩擦阻力一起平衡掉，所以应让小车拖上纸带，且让打点计时器处于工作状态，B正确．答案：B3．在保持小车质量m不变，探究加速度a与力F的关系时，小车质量m和小盘及盘中砝码质量m′分别选取下列四组值．若其他操作都正确，要使所画出的a -F图线较准确，应选用的一组值是()A．m＝500 g，m′分别为50 g、70 g、100 g、125 gB．m＝500 g，m′分别为20 g、30 g、40 g、50 gC．m＝200 g，m′分别为50 g、70 g、100 g、125 gD．m＝100 g，m′分别为30 g、40 g、50 g、60 g解析：探究a与F的关系时，应满足小车的质量远大于小盘和盘中砝码的总质量，即m≫m′，故B正确．答案：B30.30 3.30.2140.35 2.90.1850.40 2.50.16(1)请你在如图所示的方格纸中建立合适的坐标系，并画出能直观地反映加速度与质量关系的图象；(2)由图象可知F一定时，a与m成________关系．解析：(1)由数据猜测a与1m成正比关系，以a为纵坐标、1m为横坐标建立坐标系，根据数据进行描点连线，如图所示．(2)由上图可知a -1m图线为过原点的直线，故F一定时，a与1m成正比，即a与m成反比关系．答案：(1)见解析图(2)反比6．某同学设计了如图甲所示的装置来探究加速度与力的关系．弹簧测力计固定在一合适的木块上，桌面的右边缘固定一个光滑的定滑轮，细绳的两端分别与弹簧测力计的挂钩和矿泉水瓶连接．在桌面上画出两条平行线P、Q，并测出间距d.开始时将木块置于P处，现缓慢向瓶中加水，直到木块刚刚开始运动为止，记下弹簧测力计的示数F0，以此表示滑动摩擦力的大小．再将木块放回原处并按住，继续向瓶中加水之后，记下弹簧测力计的示数F，然后释放木块，并用秒表记下木块从P运动到Q处的时间t.(1)木块的加速度可以用d和t表示，为a＝________．(2)改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度a与弹簧测力计示数F的关系．图乙中能表示该同学实验结果的是________．(3)用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是________．A．可以改变滑动摩擦力的大小B．可以更方便地获取更多组实验数据C．可以获得更大的加速度以提高实验精度解析：(1)由d＝12at2可得：a＝2dt2.(2)因为F－F0＝ma，故a＝1m F－F0m，C选项正确．(3)挂钩码的方法不能连续改变细绳拉力大小，因此不能准确测出摩擦力的大小，也不利于获得多组测量数据，故B正确．答案：(1)2dt2(2)C(3)B7．(2019·兰州高一检测)在“探究加速度与力、质量的关系”这一实验中：(1)甲、乙两位同学根据实验数据画出的小车的加速度a与小车所受拉力F的图象分别为图(a)中的直线Ⅰ和直线Ⅱ，直线Ⅰ、Ⅱ在纵轴或横轴上的截距较大，明显超出了误差范围，下面给出了关于形成这两种情况原因的四种解释，其中可能正确的是________．A．实验前甲同学没有平衡摩擦力B．甲同学在平衡摩擦力时把长木板的末端抬得过高了C．实验前乙同学没有平衡摩擦力D．乙同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高了(2)如图(b)给出了该次实验中从O点开始，每5个点取一个计数点的纸带(频率为50 Hz)，其中1，2，3，4，5都为计数点，其中x1＝1.41 cm，x2＝1.91 cm，x3＝2.39 cm，x4＝2.91 cm.由纸带数据计算可得计数点4所代表时刻的瞬时速度v4＝________m/s，小车的加速度a＝________m/s2.解析：(1)Ⅰ直线表明在小车的拉力为0时，小车的加速度大于0，即合外力大于0，说明平衡摩擦力过度，即把长木板的末端抬得过高了，故A错误，B正确；Ⅱ直线说明在拉力大于0时，小车的加速度为0，即合外力为0，说明没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，也就是没有将长木板的末端抬高或抬高不够，故C 正确，D错误．(2)每5个点取一个计数点的纸带，相邻的计数点间的时间间隔T＝0.1 s，根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，得v4＝0.023 9＋0.029 12×0.1m/s＝0.265 m/s.根据匀变速直线运动的推论公式Δx＝aT2可以求出加速度的大小，得：x3－x1＝2a1T2，x4－x2＝2a2T2.为了更加准确地求解加速度，我们对两个加速度取平均值，得：a＝12(a1＋a2)＝0.029 1＋0.023 9－0.019 1－0.014 14×0.01m/s2＝0.495 m/s2. 答案：(1)BC(2)0.2650.495。