第一章 運動與力 學(xué)生實驗二 測運動物體的速度、加速度 牛頓第二定律的研究

課題第一章運動與力學(xué)生實驗二（用打點計時器）測運動物體的速度、加速度*牛頓第二定律的研究1課時教學(xué)目標知識目標1.了解打點計時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1.學(xué)會使用打點計時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)研究對實驗數(shù)據(jù)處理的基本方法。情感目標1.通過實驗了解用控制變量法研究問題的科學(xué)方法；2.體會實事求是、科學(xué)嚴謹?shù)难芯繎B(tài)度。重點使用打點計時器測量速度的方法難點打點計時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)計一、檢查預(yù)習(xí)、引入課題實驗課前，教師應(yīng)布置學(xué)生預(yù)習(xí)實驗二的內(nèi)容，讓學(xué)生對實驗儀器、實驗原理、實驗數(shù)據(jù)的讀取及處理有初步的認識。直接引入：本節(jié)課我們將練習(xí)使用打點計時器來測量速度，計算加速度，驗證牛頓第二定律。二、實驗原理教師利用多媒體展示系統(tǒng)講解打點計時器的結(jié)構(gòu)、工作原理及實驗數(shù)據(jù)處理方法。發(fā)給學(xué)生一些打過點的紙帶。用砝碼來拖動小車在滑板上運動，用打點計時器幫助我們測出小車的速度，再測量、計算出加速度。打點計時器是一種使用交流電源的計時儀器，工作電壓為4～6V。當電源的頻率是50Hz時，它每隔0.02s打一個點。我們對紙帶上這些點之間的距離進行測量，就可以定量地研究物體的運動規(guī)律。在紙帶上從某點開始，每隔5個間距且連續(xù)的點分別標記為計數(shù)點，則相鄰兩個計數(shù)點之間的時間為t＝0.02s×5＝0.1s。設(shè)小車做勻加速直線運動，加速度為a，相應(yīng)于各點的瞬時速度分別為v0、vl、v2、v3…在各計數(shù)點間的位移分別為s1、s2、s3…根據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律，我們可以這樣來計算各點的瞬時速度：這樣來計算小車的加速度：如果有能力還可以做驗證牛頓第二定律的內(nèi)容：（1）當物體的質(zhì)量固定不變時，加速度的大小與其所受外力的大小成正比；（2）當物體所受外力的大小不變時，加速度的大小與其質(zhì)量的大小成反比。注意事項：（1）給打點計時器安裝復(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。將計時器接入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，打點計時器工作，待1～2s再拖動紙帶打出點子。按照課前分好的實驗小組坐好，準備動手實驗。三、實驗步驟（1）將滑板放在桌上，使滑輪伸出桌面。把打點計時器固定在滑板另一端，連接好電路。將穿過打點計時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。接通打點計時器的開關(guān)，用手輕推小車，使打點計時器在紙帶上打下一系列小點。檢查小點分布，調(diào)節(jié)滑板所墊高度，直至輕推小車，打點計時器能在紙帶上打下間隔均勻的一系列小點；（3）將細線一端拴在小車上，經(jīng)過滑輪后另一端掛上一個鉤碼。將另一個鉤碼放在小車上，使其與小車一起運動。接通打點計時器的開關(guān)，讓小車在一個鉤碼的重力作用下做勻加速直線運動，獲得一條打點紙帶。對紙帶進行處理、測量，詢問教師實驗小車、鉤碼的質(zhì)量，將數(shù)據(jù)填入實驗表2-1中；（4）將另一個鉤碼從小車上取下，也掛在細線上。接通打點計時器的開關(guān)，讓小車在兩個鉤碼的重力作用下做勻加速直線運動，再獲得一條打點紙帶。對紙帶進行處理、測量，將相關(guān)數(shù)據(jù)填入實驗表2-2中；（5）在小車上增加質(zhì)量與小車相近的砝碼，將兩個鉤碼掛在細線上。接通打點計時器的開關(guān)，讓小車及其上的砝碼在兩個鉤碼的重力作用下做勻加速直線運動，再獲得一條打點紙帶。對紙帶進行處理、測量，將相關(guān)數(shù)據(jù)填入實驗表2-3中。四、實驗數(shù)據(jù)記錄與分析利用教材中實驗表格里所給出的公式進行計算，完成表格。如果相對誤差超過5％，需要重做相應(yīng)部分的實驗。最后總結(jié)是否能得出以下結(jié)論：（1）當物體的質(zhì)量固定不變時，加速度的大小與其所受外力的大小成正比；（2）當物體所受外力的大小不變時，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)生動手實驗學(xué)生處理實驗數(shù)據(jù)隨堂練習(xí)思考題1．在實驗步驟3中，當用一個鉤碼拖拽小車時，為什么要將另一個鉤碼放在小車上？答：為了保證整個系統(tǒng)（小車、其上的鉤碼、拖拽的鉤碼）的總質(zhì)量保持不變。2．本實驗的加速度還可以用什么方法求出？答：可以用公式求出。3．本實驗的誤差主要產(chǎn)生在什么地方？答：誤差主要產(chǎn)生在鉤碼拖拽小車時滑輪有摩擦