高考物理最新教案-高中物理教师备课资料：牛顿第二定律 精品(2)

(鲁科K)日常经验告诉我们，用大小不同的力推同一辆车，速度改变的快慢是不同的。推力越大，速度改变越快，加速度越大；而用同样的外力推空车和推满载的车，速度改变的快慢也不同(图6—13)，满载时小车速度改变慢，加速度小。于是我们猜想，物体所获得的加速度可能与外力有关，还可能与物体本身的质量有关。根据日常经验，我们可以提出这样的假设：物体所获得的加速度，由它的质量和它所受的

合外力共同决定。

(鲁科K)假设加速度a与质量m及合外力F都有关，要确定它们之间的关系，就必须运用控制变量法，保持其中一个量不变，研究另两个量之间的关系。此外，在实验中还必须能够具体测出这三个量的数值。其中，m与F都有直接测量的工具；a虽然不能直接测量，但可以利用打点计时器在纸带上打出的点，通过计算得出物体运动的加速度。 (1)加速度与物体受力的关系 (2)加速度与物体质量的关系

（沪科K）影响加速度的因素

（沪科K）从伽利略的理想实验到牛顿的总结，已经告诉我们，力是改变物体速度的原因。而物体的运动速度发生了变化，说明产生了加速度，所以，力是使物体产生加速度的原因。

（沪科K）那么，物体受到力作用后产生的加速度还跟什么因素有关呢?

(鲁科K)方法点拨

(鲁科K)利用图象处理数据是一种常用的重要方法。将实验中得到的数据通过描点作出图象，可以非常直观地看出两个物理量之间的关系，也可以有效地减小实验误差，确定并排除实验中测得的一些错误数据。

(鲁科K)另外，在实验中如果发现一个量x与另一个量y成反比，那么，x就应与1/y成正比。据此，我们可以将反比函数的曲线转化为正比函数的直线。因为，在处理数据时，判断一条曲线是否为正比函数图象，比判断它是否为反比函数图象要简单得多。

(鲁科K)在整个探究活动中，你认为还有未能得到解决的矛盾吗?你还发现了什么新问题?你对探究的方案有什么改进建议?你认为还可能有别的因素影响物体的加速度吗?你是否还有其他的实验探究设计方案?你认为从本次探究活动中应该吸取的教训是什么?

(人教K)加速度与力、质量

(人教K) 物体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。例如，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。

物体运动状态变化的快慢，还与物体受力的大小有关。例如，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。

这些事实告诉我们，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。然而，物理学不满足于这样定性的描述。我们还想知道，物体的加速度与它受的力、它的质量有什么定量关系。

（人教J）探究性实验是以获取物理新知识为目的的教学方式，所以实验安排在学习新知识之前，这样就比验证性实验的难度要大。其中难就难在从牛顿第一定律过渡到确定研究哪些物理量之间的关系上。学生需要在反复领会了牛顿第一定律的前提下，确定自己研究的课题和方法，教科书在引导学生确定课题时，为学生运用逻辑判断来确定物理量之间的联系进行了很好的铺垫。

从前几章知识可知，物体的速度是描述物体运动状态的物理量，物体的运动状态变化，是以速度这一物理量的变化表现出来的，而我们已经学习过的加速度又是描述物体速度变化快慢的物理量，所以，第一个课题的确定就应是研究加速度与力的关系。而在相同力的作用下，由于物体的惯性不同，速度变化的快慢也不同，质量是物体惯性的量度，所以，第二个课题的确定是研究加速度与质量的关系。这是学生第一次遇到用实验探究一个物理量同时跟两个物理量有关的多元问题，所以应引导学生去寻找研究问题的实验

方法，与研究运动学的方法相似，我们仍然是从简单的实例人手。如先保持物体的质量不变，研究它的加速度跟外力的关系；再保持外力相同，研究物体的加速度跟它的质量的关系。

(人教K)加速度与质量的关系

实验的基本思路：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。

实验数据的分析：设计第一个表格，把不同物体在相同力的作用下的加速度填在表中。根据我们的经验，在相同力的作用下，质量m越大，加速度a越小。这可能是“a与m成反比”，但也可能是“a与m2成反比”，甚至是更复杂的关系。我们从最简单的情况人手，检验是否“a与m成反比”。在数据处理上要用到下面的技巧。

“a与m成反比”实际上就是“a与－

11成正比”，如果以。为纵坐标、为横坐标建立坐标系，根据amm1图象是不是过原点的直线，就能判断加速度。是不是与质量m成反比。 m

(人教K)制定实验方案时的两个问题

这个实验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，并不困难，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所受的力。

1．怎样测量(或比较)物体的加速度

如果物体做初速度为0的匀加速直线运动，那么，测量物体加速度最直接的办法就是用刻度尺测量位移并用秒表测量时间，然后由a?打出的点来测量加速度。

其实，在这个实验中也可以不测加速度的具体数值，这是因为我们探究的是加速度与其他量之间的比例关系。因此，测量不同情况下(即不同受力时、不同质量时)物体加速度的比值，就可以了。 由于a?2xt22xt2算出。也可以在运动物体上安装一条打点计时器的纸带，根据纸带上

，如果测出两个初速度为0的匀加速运动在相同时间内发生的位移x1、x2，位移之比就

是加速度之比，即

a1x?1 a2x2 2．怎样提供和测量物体所受的恒力

现实中，除了在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。

如何为运动的物体提供一个恒定的合力?如何测出这个合力?有很多可行的方法。下面案例中的方法可供选用，也可以设计其他方法。

请确定自己的探究方案、进行实验、作出图象、进行分析、形成结论，并与同学进行交流。对结论的可靠性要进行评估。

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