2012高一物理教案3.2勻變速直線運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)探究5魯科版必修1

勻變速直線運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)探究【三維目標(biāo)】知識與技能簡要地知道打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的構(gòu)造和工作原理，能正確使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。會分析打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，能根據(jù)紙帶正確判斷物體的運(yùn)動情況，并計(jì)算平均速度、瞬時(shí)速度和加速度。過程與方法經(jīng)歷勻變速直線運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)探究過程。通過實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，分析和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力。情感態(tài)度與價(jià)值觀通過對實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，培養(yǎng)積極主動思考問題的習(xí)慣，并鍛煉思維的全面性、準(zhǔn)確性和邏輯性。通過對紙帶的處理過程培養(yǎng)學(xué)生獲取信息、處理信息的能力，體會處理問題的方法，領(lǐng)悟如何間接測一些不能直接測量的物理量的方法。培養(yǎng)學(xué)生在科學(xué)研究中尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí)的科學(xué)態(tài)度。通過共同探討和實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生感受探究過程的開放性與協(xié)作性?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】1、啟發(fā)學(xué)生自主探究提出問題，分析問題，解決問題。2、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用。3、如何由紙帶判斷物體的運(yùn)動狀態(tài)并計(jì)算物體運(yùn)動的瞬時(shí)速度和加速度。【教學(xué)難點(diǎn)】1、利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器判斷小車是否做勻變速直線運(yùn)動。2、利用打出的紙帶計(jì)算小車的加速度。3、引導(dǎo)學(xué)生在猜想的基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，提出可行的實(shí)驗(yàn)方案、完成實(shí)驗(yàn)并得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果?！窘虒W(xué)課時(shí)】2課時(shí)【教具安排】學(xué)生實(shí)驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、電源、紙帶、光滑長木板、小車演示器材多媒體設(shè)備、課件。教學(xué)過程（一）引入新課教師在前面大家學(xué)習(xí)了直線運(yùn)動，直線運(yùn)動的形式多種多樣，有勻速、變速、勻變速等。我們著重分析了勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律，大家能不能舉幾個(gè)你生活中見到的勻變速直線運(yùn)動的例子。在學(xué)生舉例的過程中引導(dǎo)學(xué)生對所舉的例子進(jìn)行討論究竟是不是勻變速直線運(yùn)動預(yù)測學(xué)生討論后舉出例子和結(jié)論的可能是例子汽車（火車、自行車等）在啟動加速（或緊急剎車）時(shí)物體在下落時(shí)小孩子在滑滑梯時(shí)結(jié)論上述物體是在作變速直線運(yùn)動，但是還無法確定它們是否作勻變速直線運(yùn)動。提出問題并進(jìn)行初步分析我們要如何判斷一個(gè)作變速直線運(yùn)動（加速或減速）的物體是否在作勻變速直線運(yùn)動預(yù)測學(xué)生有代表性的回答可能有以下幾種（教師在學(xué)生分析的過程中板書歸納。）要看這個(gè)物體在運(yùn)動過程中的加速度是否恒定不變（也就是在相同的時(shí)間內(nèi)看速度的改變量是否相等）。由可知，我們必須多次測量出物體在不同間段內(nèi)的初速度、末速度TVA00V以及所用的時(shí)間，算出加速度給予比較。初速度和末速度的測量方法我們可采用TV0VT瞬時(shí)速度約等于在很短的時(shí)間（位移）內(nèi)的平均速度的方法，利用求出初速度TSV和末速度，因此就需要我們測量出物體在運(yùn)動過程中較短時(shí)間內(nèi)的位移和通過這段位0VT移所用的時(shí)間；由可知，我們?nèi)绻屵\(yùn)動的物體的初速度為0，則，即201ATS21ATS，因此只要測量出初速度為0的運(yùn)動物體的位移和所用的時(shí)間后加予比較，看運(yùn)2TA動物體的位移和所用的時(shí)間的平方是否成正比就行（或求出加速度）。根據(jù)教材38頁習(xí)題9的結(jié)論可知，只要比較運(yùn)動物體在各個(gè)連續(xù)的相等的時(shí)間T內(nèi)的位移差是否相等即可。說明這個(gè)過程著重于進(jìn)行理論分析，是讓學(xué)生進(jìn)行探究的起點(diǎn)，要讓學(xué)生有較充分的時(shí)間進(jìn)行討論和思考；教師在這個(gè)過程中要積極引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行反思，在反思中不斷地發(fā)現(xiàn)問題、解決問題；對于遇到的問題和困難如何進(jìn)一步研究下去，這要讓學(xué)生自己體會，讓學(xué)生從中體驗(yàn)成功與失敗的快樂。以下著重討論方法引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行研究。（二）新課講授由公式可知只要測出這個(gè)各個(gè)連續(xù)相等的時(shí)間T以及相應(yīng)的位移就21ATSN可以間接測出加速度，從而判斷物體是否在作勻變速直線運(yùn)動。問題如何測出這個(gè)各個(gè)連續(xù)相等的時(shí)間T以及相應(yīng)的位移教師啟發(fā)學(xué)生利用課本41頁迷你實(shí)驗(yàn)室，模擬打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。讓兩個(gè)學(xué)生表演一個(gè)學(xué)生用手拖動一條紙帶在水平桌面上向前移動，同時(shí)讓另一個(gè)同學(xué)用一枝筆（打包筆、位置固定）每05秒（全班同學(xué)一起喊數(shù)時(shí)）在紙帶上點(diǎn)一個(gè)點(diǎn)，在紙帶上面留下了一些點(diǎn)。讓學(xué)生討論后明確紙帶運(yùn)動情況和手是一樣的，每相鄰的兩個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔是05秒，間距代表手在05秒內(nèi)運(yùn)動的位移，通過分析點(diǎn)的情況，就可以了解拖動紙帶的手的運(yùn)動情況。教師為了獲得更加均勻（更加短暫）的時(shí)間間隔T，我們可以利用一些儀器，如打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（分為電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器兩種）。說明讓學(xué)生在困惑中尋找出路，有利于培養(yǎng)學(xué)生克服困難的精神。利用課本41頁迷你實(shí)驗(yàn)室，模擬打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，可以讓學(xué)生較為快捷、簡要地理解地打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的原理，有利于減少學(xué)生理解上的難度，從而把更多的時(shí)間和精力用來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。一、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及其使用1、中學(xué)實(shí)驗(yàn)室的兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（1）電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種記錄運(yùn)動物體在一定時(shí)間間隔內(nèi)位移的儀器（本質(zhì)上它是一種使用交流電源的計(jì)時(shí)儀器）。它使用交流電源，工作電壓46V，電源頻率是50HZ時(shí)，每隔002S打一個(gè)點(diǎn)。構(gòu)造如圖原理。J0203型電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器為磁電式結(jié)構(gòu)，其構(gòu)造如上圖。當(dāng)線圈通以50HZ的交流電時(shí)，線圈產(chǎn)生的交變磁場使振動片（由彈簧鋼制成）磁化，振動片的一端位于永久磁鐵的磁場中。由于振動片的磁極隨著電流方向的改變而不斷變化，在永久磁鐵的磁場作用下，振動片將上下振動，其振動周期與線圈中的電流變化周期一致，即為002S。如下圖所示，振動片的一端裝有打點(diǎn)針，當(dāng)紙帶（通電以前，把紙帶穿過限位孔，再把套在軸上的復(fù)寫紙壓在紙帶的上面）從針尖下通過時(shí)。便打上一系列點(diǎn)，相鄰點(diǎn)之間對應(yīng)的時(shí)間為002S。5個(gè)間距對應(yīng)的時(shí)間為010S。這樣，如果把紙帶跟運(yùn)動的物體連在一起，即由物體帶動紙帶一起運(yùn)動，紙帶上各點(diǎn)間的距離就表示相應(yīng)時(shí)間間隔中物體的位移。使用如果把紙帶跟運(yùn)動的物體連在一起，即由物體帶動紙帶一起運(yùn)動，紙帶上各點(diǎn)之間的距離就表示相應(yīng)時(shí)間間隔中物體的位移。測量點(diǎn)的位置，我們就能了解物體的運(yùn)動情況。（2）電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器其原理與電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器相同，不過在紙帶上打點(diǎn)的不是振針和復(fù)寫紙，而是電火花和墨粉。使用時(shí)接通電源、按下脈沖輸出開關(guān)時(shí)，計(jì)時(shí)器發(fā)出的脈沖電流經(jīng)放電針、墨粉紙盤軸，產(chǎn)生火花放電，于是在運(yùn)動的紙帶上就打出一行點(diǎn)跡。當(dāng)電源頻率是50HZ時(shí)，每隔002S打一次點(diǎn)。2、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用實(shí)驗(yàn)器材電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（或電火花計(jì)時(shí)器）及紙帶、刻度尺、電源、導(dǎo)線等。學(xué)生動手練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，打出幾條紙帶，討論怎樣獲取數(shù)據(jù)，并用列表格的形式把數(shù)據(jù)列出。思考怎樣根據(jù)紙帶上的點(diǎn)跡計(jì)算紙帶的平均速度如果紙帶上的點(diǎn)跡分布不均，那么，點(diǎn)跡密集的地方表示運(yùn)動的速度較大還是較小注意事項(xiàng)（1）電源電壓要符合要求，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)使用10V以下的交流電源；電火花計(jì)時(shí)器要使用220V交流電源。（2）實(shí)驗(yàn)前要檢查打點(diǎn)的穩(wěn)定性和清晰程度，必要時(shí)要進(jìn)行調(diào)節(jié)或更換器材。（3）使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器穩(wěn)定后再用手拉紙帶。（4）手拉紙帶時(shí)，速度應(yīng)快一些，以防點(diǎn)跡太密集。（5）斷開電源，取下紙帶二、使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究勻變速運(yùn)動1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器判斷小車是否做運(yùn)變速直線運(yùn)動的方法。2利用SAT2求小車的加速度。2、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1）接通電源后，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔002S打一個(gè)點(diǎn)，當(dāng)紙帶在小車的帶動下運(yùn)動時(shí)，振針的上下振動就會通過復(fù)寫紙?jiān)诩垘狭粝乱恍行↑c(diǎn)（稱為計(jì)時(shí)點(diǎn)）。相鄰的計(jì)時(shí)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為002S，相鄰的兩點(diǎn)間的距離可用刻度尺測量。利用這些時(shí)間和我位移的信息就可以對小車的運(yùn)動進(jìn)行探究。2）利用逐差法求小車的加速度。3利用中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間的平均速度求小車在某一點(diǎn)的速度。3、實(shí)驗(yàn)過程4、數(shù)據(jù)處理對打出的紙帶或頻閃照片，常用的處理數(shù)據(jù)的方法1）利用相鄰的相等的時(shí)間間隔內(nèi)的位移之差等于恒量，即S2S1AT2；如要求平均加速度，要用逐差法，以六組數(shù)據(jù)為例，2365149TSA2）求某點(diǎn)的瞬時(shí)速度常用某段時(shí)間的平均速度等于該段時(shí)間的中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度的方法，即TSVT2/3）作圖法將求得的各點(diǎn)的速度和對應(yīng)的時(shí)刻描在VT圖象中，通過斜率求得加速度也可剪裁后粘貼在ST圖象中進(jìn)行處理三、頻閃照相法及其應(yīng)用的介紹1、頻閃燈每個(gè)一定的時(shí)間閃光一次，每閃光一次記錄物體的一個(gè)影像。拍攝運(yùn)動的物體可以研究物體的運(yùn)動特征。2、拍出照片后，按處理紙帶的方法對小球的運(yùn)動進(jìn)行探究【小結(jié)】本節(jié)學(xué)習(xí)我們了解了兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的構(gòu)造及其使用方法，并通過實(shí)驗(yàn)研究了勻變速直線運(yùn)動。這里同學(xué)們務(wù)必要清楚打點(diǎn)計(jì)時(shí)器紙帶的選取和測量方法即如何處理紙帶勻變速直線運(yùn)動的平均速度、瞬時(shí)速度及加速度的求法。尤其是逐差法這樣一種數(shù)學(xué)方法是比較難的，一定要弄清其中的原理?！景鍟O(shè)計(jì)】一、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及其使用1、中學(xué)實(shí)驗(yàn)室的兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（1）電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器構(gòu)造原理使用（2）電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器2、