高一物理教案:探究物體運(yùn)動(dòng)與受力的關(guān)系

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    本文題目:高一物理教案:探究物體運(yùn)動(dòng)與受力的關(guān)系
    4.2 影響加速度的因素、4.3 探究物體運(yùn)動(dòng)與受力的關(guān)系 學(xué)案(粵教版必修1)
    1.當(dāng)物體的質(zhì)量保持不變,物體受到的合外力逐漸增大時(shí),其加速度將________;反之,物體受到的合外力逐漸減小時(shí),其加速度將________.
    2.當(dāng)物體所受合外力大小保持不變時(shí),物體的質(zhì)量越大,其加速度將______,反之,則______.
    3.從前幾章的知識(shí)可知,物體的速度是描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量,物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化,是以______這一物理量的變化表現(xiàn)出來的.而我們已經(jīng)學(xué)習(xí)過的________是描述物體速度變化快慢的物理量,因此加速度便是描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化快慢的物理量.所以,第一個(gè)課題就應(yīng)是______________________.而在相同力的作用下,由于不同質(zhì)量物體的慣性不同,速度變化的快慢也不同,質(zhì)量是物體慣性的量度,所以,第二個(gè)課題就應(yīng)是_________________.
    4.在“探究加速度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中有三個(gè)變量,為了研究問題的方便,可采取保持一個(gè)量不變,而觀察另外兩個(gè)量變化的情況的方法,稱為______________.
    5.探究加速度與力的關(guān)系時(shí)的基本思路是:保持物體的______不變,測(cè)量物體在不同的力的作用下的加速度,分析加速度與力的關(guān)系.
    6.探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)的基本思路是:保持物體__________相同,測(cè)量不同質(zhì)量的物體在這個(gè)力作用下的加速度,分析加速度與質(zhì)量的關(guān)系.
    一、研究多個(gè)變量之間關(guān)系的重要方法
    [問題情境]
    1.既然物體的加速度與物體的質(zhì)量以及它受到的力有關(guān),到底存在怎樣的關(guān)系,請(qǐng)同學(xué)們討論一下,通過什么實(shí)例可定性地說明它們之間的關(guān)系.
    2.加速度的大小與物體的受力和物體的質(zhì)量有關(guān),那么我們應(yīng)采用什么方法來研究加速度的大小與物體的受力和物體的質(zhì)量之間的定量關(guān)系呢?
    [要點(diǎn)提煉]
    1.控制變量法:在研究三個(gè)物理量之間的關(guān)系時(shí),先讓其中一個(gè)量保持不變,研究另外兩個(gè)量之間的關(guān)系,后總結(jié)三個(gè)量之間的相互關(guān)系.
    2.實(shí)驗(yàn)原理:研究加速度與物體受到的合外力間的關(guān)系時(shí),保持物體的質(zhì)量不變;研究加速度與物體的質(zhì)量間的關(guān)系時(shí),保持物體受到的合外力不變.
    二、加速度與力的關(guān)系
    閱讀課本,明確以下兩個(gè)方面的內(nèi)容:
    1.實(shí)驗(yàn)的基本思路:保持物體的質(zhì)量不變,測(cè)量物體在受到不同力時(shí)的加速度,分析加速度與力的關(guān)系.
    2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析:根據(jù)定性分析判斷結(jié)果:力越大,加速度越大,猜測(cè)a∝F,F(xiàn)n.
    (1)設(shè)計(jì)表格,如下表
    次數(shù)
    項(xiàng)目    1 2 3 4 5 6
    F/N
    a/(m•s-2)
    (2)建立坐標(biāo)系如圖1
    圖1
    (3)描點(diǎn)
    (4)連線
    得到圖線,分析a與F的關(guān)系.通過實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)a-F圖象是一條過原點(diǎn)的直線.改變小車的質(zhì)量重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn),看得出的圖象有什么不同.
    三、加速度與質(zhì)量的關(guān)系
    閱讀課本,明確以下兩個(gè)方面的內(nèi)容:
    1.實(shí)驗(yàn)的基本思路:保持物體受力不變,測(cè)量不同質(zhì)量的物體在這個(gè)力作用下的加速度,分析加速度與質(zhì)量的關(guān)系.
    2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析:根據(jù)定性分析判斷結(jié)果:質(zhì)量越大,加速度越小,猜測(cè)a∝1m,1mn
    (1)設(shè)計(jì)表格,如下表
    次數(shù)
    項(xiàng)目    1 2 3 4 5 6
    a/(m•s-2)
    m/kg
    1m/kg-1
    1mn/kg-n(2)建立坐標(biāo)系如圖2
    圖2
    (3)描點(diǎn)
    (4)連線
    得到圖線,分析a與m的關(guān)系.通過實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)a-1m圖象是一條過原點(diǎn)的傾斜的直線.改變物體受力的大小,看得出的圖象有什么不同.
    例1 在做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí),計(jì)算出各紙帶的加速度后,將測(cè)得的反映加速度a和力F關(guān)系的有關(guān)數(shù)據(jù)記錄在表1中.將測(cè)得的反映加速度a和質(zhì)量M關(guān)系的數(shù)據(jù)列在表2中.
    表1
    a/(m•s-2) 1.98 4.06 5.95 8.12
    F/N 1.00 2.00 3.00 4.00
    表2
    a/(m•s-2) 2.04 2.66 3.23 3.98
    1M/kg-1
    0.50 0.67 0.80 1.00
    (1)根據(jù)表中所列數(shù)據(jù),分別畫出a-F圖象和a-1M圖象.
    (2)從圖象可以判定:當(dāng)M一定時(shí),a與F的關(guān)系為______;當(dāng)F一定時(shí),a與M的關(guān)系為______.
    (3)由a-F圖象可知,M=______.
    (4)由a-1M圖象可知,F(xiàn)=________.
    圖3
    例2 在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,利用如圖3所示的裝置.
    (1)本實(shí)驗(yàn)采用的實(shí)驗(yàn)方法是______
    A.控制變量法 B.假設(shè)法 C.理想實(shí)驗(yàn)法
    (2)下列說法中正確的是______
    A.在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí),應(yīng)改變拉力的大小
    B.在探究加速度與外力的關(guān)系時(shí),應(yīng)該改變小車的質(zhì)量
    C.在探究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系時(shí),為了直觀判斷二者間的關(guān)系,應(yīng)作出a-1m圖象
    D.當(dāng)小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于托盤和砝碼的總質(zhì)量時(shí),才能近似認(rèn)為細(xì)線對(duì)小車的拉力大小等于托盤和砝碼的總重力大小
    (3)某同學(xué)測(cè)得小車的加速度a和拉力F的數(shù)據(jù)如下表所示:(小車質(zhì)量保持不變)
    F/N 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60
    a/m•s-2 0.10 0.20 0.28 0.40 0.52
    ①根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在圖4所示坐標(biāo)系中作出a-F圖象.
    圖4
    ②圖線不過原點(diǎn)的原因可能是______.
    【即學(xué)即練】
    若測(cè)得某一物體受力F一定時(shí),a與m的關(guān)系數(shù)據(jù)如下表所示.
    a/(m•s-2) 2.04 2.66 3.23 3.98
    m/kg 2.00 1.50 1.25 1.00
    (1)根據(jù)表中所列數(shù)據(jù),畫出a-1m圖象.
    (2)由a-1m關(guān)系可知,當(dāng)F一定時(shí),a與m的關(guān)系為____________.
    高一物理教案:探究物體運(yùn)動(dòng)與受力的關(guān)系參考答案
    課前自主學(xué)習(xí)
    1.逐漸增大 逐漸減小
    2.越小 越大
    3.速度 加速度 探究加速度與力的關(guān)系 探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系
    4.控制變量法
    5.質(zhì)量
    6.所受的力
    核心知識(shí)探究
    一、
    [問題情境]
    1.(1)受到相同的合外力,質(zhì)量大的物體加速度小.如:并駕齊驅(qū)的大貨車與小汽車在相同的制動(dòng)力下,小汽車停下來用的時(shí)間少.
    (2)相同質(zhì)量的物體,受力大的物體加速度大.如:質(zhì)量相同的小汽車,牽引力越大,提速越快.
    2.可以用控制變量法,先研究加速度與物體受力的關(guān)系,再研究加速度與物體的質(zhì)量的關(guān)系.
    解題方法探究
    例1 (1)a-F圖象和a-1M圖象分別如圖甲、乙所示 (2)正比關(guān)系 反比關(guān)系
    (3)0.49 kg (4)3.98 N
    例2 (1)A (2)CD
    (3)①a-F圖象見解析
    ②未平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠完全
    解析 (1)實(shí)驗(yàn)采用了控制變量法,即先保證物體質(zhì)量不變,研究加速度與合力的關(guān)系,再保證物體受力不變,研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系.
    (2)探究a與m的關(guān)系時(shí),保持F不變,改變m大小;探究a與F的關(guān)系時(shí),保持m不變,改變F的大小,故A、B錯(cuò);a-1m關(guān)系圖象為過原點(diǎn)的直線,作出這個(gè)圖象容易證明a與m成反比,C對(duì).只有當(dāng)小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于托盤與砝碼的總質(zhì)量,托盤與砝碼的總重力才約等于小車受到的合力,D對(duì).
    (3)①作出的a-F圖象.
    ②由a-F圖象可知,當(dāng)力F<0.1 N時(shí),小車沒有動(dòng),說明此時(shí)小車所受的摩擦力沒有完全被平衡掉.
    即學(xué)即練
    (1)見解析圖 (2)反比關(guān)系
    解析 要畫a與1m的圖象,需先求出對(duì)應(yīng)的1m,其數(shù)據(jù)分別為:0.50、0.67、0.80和1.00.然后描點(diǎn)、連線,得到圖象.由圖象可得a與1m成正比,即a與m成反比.