资源简介

课题 第一章 运动与力 学生实验二（用打点计时器） 测运动物体的速度、加速度 *牛顿第二定律的研究 1课时
教 学 目 标 知识目标 1. 了解打点计时器测量速度和加速度的方法； 2. 理解加速度与作用力和物体质量的关系； 3. 了解控制变量的研究方法。
能力目标 1. 学会使用打点计时器测量速度和加速度； 2. 通过对牛顿第二定律的研究，学会控制变量的研究方法； 3. 通过误差分析，掌握科学研究对实验数据处理的基本方法。
情感目标 1. 通过实验了解用控制变量法研究问题的科学方法； 2. 体会实事求是、科学严谨的研究态度。
重点 使用打点计时器测量速度的方法
难点 打点计时器的测量原理
教具 多媒体展示系统
主要教学过程 学生活动
教 学 过 程 设 计 一、检查预习、引入课题 实验课前，教师应布置学生预习实验二的内容，让学生对实验仪器、实验原理、实验数据的读取及处理有初步的认识。 直接引入： 本节课我们将练习使用打点计时器来测量速度，计算加速度，验证牛顿第二定律。 二、实验原理 教师利用多媒体展示系统讲解打点计时器的结构、工作原理及实验数据处理方法。 发给学生一些打过点的纸带。 用砝码来拖动小车在滑板上运动，用打点计时器帮助我们测出小车的速度，再测量、计算出加速度。打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，工作电压为4～6 V。当电源的频率是50 Hz时，它每隔0.02 s打一个点。我们对纸带上这些点之间的距离进行测量，就可以定量地研究物体的运动规律。 在纸带上从某点开始，每隔5个间距且连续的点分别标记为计数点，则相邻两个计数点之间的时间为t＝0.02 s×5＝0.1 s。 设小车做匀加速直线运动，加速度为a，相应于各点的瞬时速度分别为v0、vl、v2、v3…在各计数点间的位移分别为s1、s2、s3…根据匀变速直线运动的规律，我们可以这样来计算各点的瞬时速度： 这样来计算小车的加速度： 如果有能力还可以做验证牛顿第二定律的内容： （1）当物体的质量固定不变时，加速度的大小与其所受外力的大小成正比； （2）当物体所受外力的大小不变时，加速度的大小与其质量的大小成反比。 注意事项： （1）给打点计时器安装复写纸，并且会调节复写纸的位置，将纸带从复写纸圆片下穿过。将计时器接入50 Hz交流电源，从交流4 V开始，观察振动片振动情况，若振动片振幅较小，再升高电压至6 V。； （2）开启电源，打点计时器工作，待1～2 s再拖动纸带打出点子。 按照课前分好的实验小组坐好，准备动手实验。 三、实验步骤 （1）将滑板放在桌上，使滑轮伸出桌面。把打点计时器固定在滑板另一端，连接好电路。将穿过打点计时器的纸带固定在小车上； （2）将滑板在桌面内的一端略微垫高一些，用以平衡摩擦力。接通打点计时器的开关，用手轻推小车，使打点计时器在纸带上打下一系列小点。检查小点分布，调节滑板所垫高度，直至轻推小车，打点计时器能在纸带上打下间隔均匀的一系列小点； （3）将细线一端拴在小车上，经过滑轮后另一端挂上一个钩码。将另一个钩码放在小车上，使其与小车一起运动。接通打点计时器的开关，让小车在一个钩码的重力作用下做匀加速直线运动，获得一条打点纸带。对纸带进行处理、测量，询问教师实验小车、钩码的质量，将数据填入实验表2-1中； （4）将另一个钩码从小车上取下，也挂在细线上。接通打点计时器的开关，让小车在两个钩码的重力作用下做匀加速直线运动，再获得一条打点纸带。对纸带进行处理、测量，将相关数据填入实验表2-2中； （5）在小车上增加质量与小车相近的砝码，将两个钩码挂在细线上。接通打点计时器的开关，让小车及其上的砝码在两个钩码的重力作用下做匀加速直线运动，再获得一条打点纸带。对纸带进行处理、测量，将相关数据填入实验表2-3中。 四、实验数据记录与分析 利用教材中实验表格里所给出的公式进行计算，完成表格。如果相对误差超过5％，需要重做相应部分的实验。最后总结是否能得出以下结论： （1）当物体的质量固定不变时，加速度的大小与其所受外力的大小成正比； （2）当物体所受外力的大小不变时，加速度的大小与其质量的大小成反比。 学生观看 学生边观察边学习 学生动手实验 学生处理实验数据
随 堂 练 习 思考题 1．在实验步骤3中，当用一个钩码拖拽小车时，为什么要将另一个钩码放在小车上？ 答：为了保证整个系统（小车、其上的钩码、拖拽的钩码）的总质量保持不变。 2．本实验的加速度还可以用什么方法求出？ 答：可以用公式求出。 3．本实验的误差主要产生在什么地方？ 答：误差主要产生在钩码拖拽小车时滑轮有摩擦，纸带与打点计时器之间有摩擦，测量纸带上的点距时也有误差等。 思考并回答
课 后 作 业 学生实验后，将课本上交，教师检查，评分，总结。 要求学生独立完成课题 第一章 运动与力 学生实验二（用气垫导轨） 测运动物体的速度、加速度 *牛顿第二定律的研究 1课时
教 学 目 标 知识目标 1. 了解气垫导轨测量速度和加速度的方法； 2. 理解加速度与作用力和物体质量的关系； 3. 了解控制变量的研究方法。
能力目标 1. 学会使用气垫导轨测量速度和加速度； 2. 通过对牛顿第二定律的研究，学会控制变量的研究方法； 3. 通过误差分析，掌握科学研究对实验数据处理的基本方法。
情感目标 1. 通过实验了解用控制变量法研究问题的科学方法； 2. 体会实事求是、科学严谨的研究态度。
重点 使用气垫导轨测量速度及加速度的方法
难点 气垫导轨仪器的操作
教具 多媒体展示系统
主要教学过程 学生活动
教 学 过 程 设 计 一、检查预习、引入课题 实验课前，教师应布置学生预习实验二的内容，让学生对实验仪器、实验原理、实验数据的读取及处理有初步的认识。 直接引入： 本节课我们将练习使用气垫导轨来测量速度、加速度，验证牛顿第二定律。 二、实验原理 教师利用多媒体展示系统讲解气垫导轨的结构、工作原理及实验数据处理方法。 气垫导轨是一种力学实验仪器，它利用从导轨表面小孔喷出的空气，使滑块在导轨上悬浮起来，从而大大减小了滑块运动时的摩擦力。选择数字计时器上“计时1”的功能，当滑块上的挡光片经过光电门时，数字计时器的显示窗口可以自动显示出挡光片经过两个光电门的挡光时间Δt1和Δt2。于是，我们结合挡光片的宽度l可分别计算出滑块经过两个光电门时的瞬时速度： 再利用两个光电门之间的距离s，即可求出滑块在两光电门之间的加速度a： 如果有能力还可以做验证牛顿第二定律的内容： （1）当物体的质量固定不变时，加速度的大小与其所受外力的大小成正比； （2）当物体所受外力的大小不变时，加速度的大小与其质量的大小成反比。 按照课前分好的实验小组坐好，准备动手实验。 三、实验步骤 （1）将气垫导轨按教材图1-66所示位置连接好，打开数字计时器的开头，选择“计数1”功能。调节两个光电门之间的距离s ≈ 0.60 m； （2）打开气源开关，给导轨送气。把大滑块轻轻地放在导轨上，调节导轨下部一侧的底脚螺丝，使滑块可以在导轨上保持静止； （3）将挡光片安装在大滑块上，在导轨上尝试让滑块经过光电门，调节光电门的高度，使挡光片可以顺利通过。轻轻地将滑块从导轨的一端推向有滑轮的另一端，继续调节导轨下部一侧的底脚螺丝，使滑块经过两个光电门的时间近似相等； （4）将大滑块放在远离滑轮的导轨一端，拴上细线，让细线经过滑轮后，挂上一个钩码。放开滑块，让其从静止开始，在一个钩码的重力作用下做匀加速直线运动，分别经过两个光电门，要及时记下数字记时器的显示窗口显示的挡光时间Δt1和Δt2。共测三次。询问教师大滑块和挡光片、钩码的质量及挡光片的宽度l，将数据填入实验表2-4； （5）在细线另一端挂上两个钩码，让其拉着大滑块从静止开始做匀加速直线运动，分别经过两个光电门，记下挡光时间Δt1和Δt2。共测三次，将数据填入实验表2-5； （6）将挡光片从大滑块上拆下，安装在小滑块上。在细线上挂一个钩码，让其拉着小滑块做匀加速直线运动，分别经过两个光电门，记下挡光时间Δt1和Δt2。共测三次，将数据填入实验表2-6。 注意事项： （1）不允许用湿手或其他坚硬物品触碰导轨表面。未通气时，不允许将滑块放在导轨上。实验完毕，应先将滑块从导轨上取下，再关闭气源。 （2）要注意保护光电门，需要仔细调节其高度，不允许与挡光片发生擦碰。 （3）要注意保护滑块的内表面，不允许用手或其他坚硬物体触碰。实验中要轻拿轻放，严防碰伤变形，不许抓着挡光片将滑块拿起，以防其松动、滑落。 （4）钩码的质量要远小于滑块的质量。 （5）在滑块经过第二个光电门后，要及时用手将其拦住，防止其撞击滑轮、跌落或弹回。 四、实验数据记录与分析 对实验表格里的数据进行计算，完成表格。如果相对误差超过5％，需要重做相应部分的实验。 最后总结是否能得出以下结论： （1）当物体的质量固定不变时，加速度的大小与其所受外力的大小成正比； （2）当物体所受外力的大小不变时，加速度的大小与其质量的大小成反比。 学生观看 学生动手实验 学生处理实验数据
随 堂 练 习 思考题 1．要想顺利完成此实验，需要几位同学密切配合？各自负责什么工作？ 答：至少需要三位同学密切配合：一位是操作滑块的；一位是读数的；另一位是记录数据的。 2．本实验的误差主要产生在什么地方？ 答：误差主要产生在钩码拖拽滑块时滑轮有摩擦，整个系统的质量有误差（忽略了钩码的质量），等。 思考并回答
课 后 作 业 学生实验后，将课本上交，教师检查，评分，总结。 要求学生独立完成

展开更多......

收起↑