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探究加速度与力、质量的关系实验的创新徐建强河南省卢氏县第一高级中学472200来自人教网新课程下的实验改传统的验证性实验为探究性实验，极大的锻炼了学生的动手能力。物理必修一4.2节，实验:探究加速度与力、质量的关系，突破直接给出牛顿第二定律的结论，先让学生探究加速度与力、质量的关系，增加学生对知识的形成过程。一、教材实验方案的缺陷对于教材中给出的实验参考案例，实验装置如图一，图一实验装置图此实验设计构思巧妙，取材简单，实验简单，容易激发学生的学习兴趣，但次实验缺陷如下：一、木板和小车之间的摩擦力不容易消除，使斜面抬高用重力沿斜面的分力抵消摩擦力原理可以，但是实际操作不易；二、限定时间不容易控制，从而位移难定，即使借助打点计时器用纸带求加速度但是此方法操作麻烦，测量时误差大。由于这两点，从而使实验误差非常大，显示不出正确的加速度与力、质量的关系。在教学中通过探究得，利用气垫导轨以及光电门来完成此实验，效果非常好。二、创新实验方案1、改进思路：气垫导轨和划块之间的摩擦力可以忽略，而且可以使划块在导轨上匀速运动（划块来回通过两光电门的时间相同则匀速运动），光电门的准确计时可以记录划块通过两光电门的时间，从而算出通过两光电门的速度，再从导轨上读出两光电门的距离，利用公式asvv22122求出a。这样就完全克服了教材实验方案中的缺陷2、实验器材：气垫导轨、气泵、光电门（两个）、数字计时器（两个），挡光片（宽d=5cm）、砝码（5g-20g各一个）、划块及配重物（50g四个）小桶和细线（1m）3、具体实验：（1）探究加速度与力之间的关系：步骤：小车黑板擦实验装置（侧视图）俯视图①把气电导轨调水平，使划块可以匀速滑动，两个光电门放在导轨上，之间的距离保持s=40cm测出划块，接通气泵。②测量划块、挡光片、配重物和细线总质量(M=420g),保持不变，放在导轨上连接细线另一端接小桶（m’=5g），③接通电源，在小桶里放一个m=5g的砝码,放开划块，记下划块通过两光电门的时间t1、t2④改变小桶里砝码，重复第3步，每次增加5g.记录数据:d=5cm,s=40cm,m’=5g表1加速度与力的关系数据m/gt1/mst2/msv1/(m/s)v2(/m/s)F/Na/(m/s2)5160990．31250．5050510．0980．19677510138820．3623190．6097560．1470．30065915114710．4385960．7042250．1960．37945820102630．4901960．7936510．2450．4869872598580．5102040．8620690．2940．6035683091540．5494510．9259260．3430．694304处理数据：首先同一单位，由公式11tdv21tdvasvv22122gmmF)('利用Excel可以计算出加速度和力填入上表，根据数据再借助Excel进行画散点图添加线性趋势线。结果如下：a-Fa=2.0158F00.10.20.30.40.50.60.70.800.10.20.30.4F/Na/(m/s2)系列1线性(系列1)图2加速度与力的关系分析结果：各点均匀分布在了趋势线两侧，排除误差，从图象可得加速度与力之间成正比例关系：Fa。（2）探究加速度与质量之间的关系：步骤：①-③与探究加速度与力之间的关系相同④改变划块质量，，每次减少50g，重复第3步5次。记录数据：d=5cm,s=40cm,m=5g,m’=5g表2加速度与质量的关系数据M/kgt1/mst2/msv1/(m/s)v2(/m/s)1/M(1/kg)a/(m/s2)4201681010．2976190．495050．0023810．195621370156930．3205130．5376340．0027030．232903320146880．3424660．5681820．0031250．256935270138820．3623190．6097560．0037040．300659220126740．3968250．6756760．0045450．373834处理数据：与实验一相同的方法处理数据填入上表，然后画图的结果如下：a-1/Ma=82.478F00.050.10.150.20.250.30.350.400.0010.0020.0030.0040.0051/M/(1/kg)a/(m/s2)a线性(a)图3加速度与质量的关系分析结果：从图象可得加速度与质量之间成反比例关系：Ma1。三、实验总结及教学反思在整个的教学过程，教师指导学生进行大胆猜想，设计实验。操作简单，极大的激起了学生对知识的探究兴趣。实验结果在误差范围内和猜想结果吻合，即FaMa1。此方法主要是为了减少误差，对于此实验还可以用很多种方法进行探究，如加速度可以利用加速度器进行测量等。