第一章 运动与力 学生实验二 测运动物体的速度、加速度 牛顿第二定律的研究

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4～6V。当电源的频率是50Hz时，它每隔0.02s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＝0.02s×5＝0.1s。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50Hz交流电源，从交流4V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6V。；（2）开启电源，打点计时器工作，待1～2s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