第一章 運(yùn)動與力 學(xué)生實(shí)驗(yàn)二 測運(yùn)動物體的速度、加速度 牛頓第二定律的研究

課題第一章運(yùn)動與力學(xué)生實(shí)驗(yàn)二（用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器）測運(yùn)動物體的速度、加速度*牛頓第二定律的研究1課時(shí)教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)1.了解打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測量速度和加速度的方法；2.理解加速度與作用力和物體質(zhì)量的關(guān)系；3.了解控制變量的研究方法。能力目標(biāo)1.學(xué)會使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測量速度和加速度；2.通過對牛頓第二定律的研究，學(xué)會控制變量的研究方法；3.通過誤差分析，掌握科學(xué)研究對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的基本方法。情感目標(biāo)1.通過實(shí)驗(yàn)了解用控制變量法研究問題的科學(xué)方法；2.體會實(shí)事求是、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯繎B(tài)度。重點(diǎn)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測量速度的方法難點(diǎn)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的測量原理教具多媒體展示系統(tǒng)主要教學(xué)過程學(xué)生活動教學(xué)過程設(shè)計(jì)一、檢查預(yù)習(xí)、引入課題實(shí)驗(yàn)課前，教師應(yīng)布置學(xué)生預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)二的內(nèi)容，讓學(xué)生對實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的讀取及處理有初步的認(rèn)識。直接引入：本節(jié)課我們將練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來測量速度，計(jì)算加速度，驗(yàn)證牛頓第二定律。二、實(shí)驗(yàn)原理教師利用多媒體展示系統(tǒng)講解打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的結(jié)構(gòu)、工作原理及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法。發(fā)給學(xué)生一些打過點(diǎn)的紙帶。用砝碼來拖動小車在滑板上運(yùn)動，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器幫助我們測出小車的速度，再測量、計(jì)算出加速度。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用交流電源的計(jì)時(shí)儀器，工作電壓為4～6V。當(dāng)電源的頻率是50Hz時(shí)，它每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn)。我們對紙帶上這些點(diǎn)之間的距離進(jìn)行測量，就可以定量地研究物體的運(yùn)動規(guī)律。在紙帶上從某點(diǎn)開始，每隔5個(gè)間距且連續(xù)的點(diǎn)分別標(biāo)記為計(jì)數(shù)點(diǎn)，則相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間為t＝0.02s×5＝0.1s。設(shè)小車做勻加速直線運(yùn)動，加速度為a，相應(yīng)于各點(diǎn)的瞬時(shí)速度分別為v0、vl、v2、v3…在各計(jì)數(shù)點(diǎn)間的位移分別為s1、s2、s3…根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律，我們可以這樣來計(jì)算各點(diǎn)的瞬時(shí)速度：這樣來計(jì)算小車的加速度：如果有能力還可以做驗(yàn)證牛頓第二定律的內(nèi)容：（1）當(dāng)物體的質(zhì)量固定不變時(shí)，加速度的大小與其所受外力的大小成正比；（2）當(dāng)物體所受外力的大小不變時(shí)，加速度的大小與其質(zhì)量的大小成反比。注意事項(xiàng)：（1）給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝復(fù)寫紙，并且會調(diào)節(jié)復(fù)寫紙的位置，將紙帶從復(fù)寫紙圓片下穿過。將計(jì)時(shí)器接入50Hz交流電源，從交流4V開始，觀察振動片振動情況，若振動片振幅較小，再升高電壓至6V。；（2）開啟電源，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作，待1～2s再拖動紙帶打出點(diǎn)子。按照課前分好的實(shí)驗(yàn)小組坐好，準(zhǔn)備動手實(shí)驗(yàn)。三、實(shí)驗(yàn)步驟（1）將滑板放在桌上，使滑輪伸出桌面。把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在滑板另一端，連接好電路。將穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶固定在小車上；（2）將滑板在桌面內(nèi)的一端略微墊高一些，用以平衡摩擦力。接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的開關(guān)，用手輕推小車，使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列小點(diǎn)。檢查小點(diǎn)分布，調(diào)節(jié)滑板所墊高度，直至輕推小車，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器能在紙帶上打下間隔均勻的一系列小點(diǎn)；（3）將細(xì)線一端拴在小車上，經(jīng)過滑輪后另一端掛上一個(gè)鉤碼。將另一個(gè)鉤碼放在小車上，使其與小車一起運(yùn)動。接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的開關(guān)，讓小車在一個(gè)鉤碼的重力作用下做勻加速直線運(yùn)動，獲得一條打點(diǎn)紙帶。對紙帶進(jìn)行處理、測量，詢問教師實(shí)驗(yàn)小車、鉤碼的質(zhì)量，將數(shù)據(jù)填入實(shí)驗(yàn)表2-1中；（4）將另一個(gè)鉤碼從小車上取下，也掛在細(xì)線上。接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的開關(guān)，讓小車在兩個(gè)鉤碼的重力作用下做勻加速直線運(yùn)動，再獲得一條打點(diǎn)紙帶。對紙帶進(jìn)行處理、測量，將相關(guān)數(shù)據(jù)填入實(shí)驗(yàn)表2-2中；（5）在小車上增加質(zhì)量與小車相近的砝碼，將兩個(gè)鉤碼掛在細(xì)線上。接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的開關(guān)，讓小車及其上的砝碼在兩個(gè)鉤碼的重力作用下做勻加速直線運(yùn)動，再獲得一條打點(diǎn)紙帶。對紙帶進(jìn)行處理、測量，將相關(guān)數(shù)據(jù)填入實(shí)驗(yàn)表2-3中。四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與分析利用教材中實(shí)驗(yàn)表格里所給出的公式進(jìn)行計(jì)算，完成表格。如果相對誤差超過5％，需要重做相應(yīng)部分的實(shí)驗(yàn)。最后總結(jié)是否能得出以下結(jié)論：（1）當(dāng)物體的質(zhì)量固定不變時(shí)，加速度的大小與其所受外力的大小成正比；（2）當(dāng)物體所受外力的大小不變時(shí)，加速度的大小與其質(zhì)量的大小成反比。學(xué)生觀看學(xué)生邊觀察邊學(xué)習(xí)學(xué)生動手實(shí)驗(yàn)學(xué)生處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)隨堂練習(xí)思考題1．在實(shí)驗(yàn)步驟3中，當(dāng)用一個(gè)鉤碼拖拽小車時(shí)，為什么要將另一個(gè)鉤碼放在小車上？答：為了保證整個(gè)系統(tǒng)（小車、其上的鉤碼、拖拽的鉤碼）的總質(zhì)量保持不變。2．本實(shí)驗(yàn)的加速度還可以用什么方法求出？答：可以用公式求出。3．本實(shí)驗(yàn)的誤差主要產(chǎn)生在什么地方？答：誤差主要產(chǎn)生在鉤碼拖拽小車時(shí)滑輪有摩擦