学生实验名师教学设计2

利用打点计时器测定物体运动的加速度

教学目标：

知识与技能：

1、练习使用打点计时器。

2、通过对纸带上点缉的分析，会计算某位置的瞬时速度。

3、利用纸带上的点迹分析物体运动的加速度。

过程与方法：

1、经历测量加速度的实验过程。

2、展示学生写出的完整实验报告，进行交流和评估。

3、体验数据的不同处理方式，并学会比较与选择。

情感态度价值观：

提高学生学习物理的兴趣，培养学生事实求是的科学态度。

教学重难点分析：

教学重点：实验数据的处理办法与思路。

教学难点：逐差法与图像法处理数据的比较。

教学过程：

一、新课引入：

在练习使用打点计时器测物体运动速度的时候，我们是用手直接拉纸带运动，学习对其速度时间图象初步分析，没有什么特殊的规律。而我们研究物理规律的时候往往从比较特殊的情况入手，让重锤拉着小车在平板上运动，利用打点计时器来研究小车的运动特点，装置如图。

请同学们思考一下并猜测一下小车在运动过程中速度可能变化特点。

二、安装实验器材：

1、如图教材37页图1-9-3所示，把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，打点计时器固定在长木板没有滑轮的一端，连接好电路．

2、把一条细绳拴在小车上，使细绳水平跨过滑轮，下面挂上适当的钩码，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行．

3、把纸带穿过打点计时器，并把纸带的另一端固定在小车的后面．

三、实验操作：

1、动手操作前请同学们在头脑中想一遍操作过程，并思考讨论操作时的注意点，各小组讨论，交流回答。

2、开始实际实验操作：把小车停在靠近打点计时器的位置，先接通电源，

后释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器在纸带上打下一行小点，随后立即关闭电源．换上新纸带，重复操作三次。

四、实验数据采集

1．挑选纸带并测量。

在三条纸带中选择一条点迹最清晰的．为了便于测量，舍掉开头一些过于密集的点迹，找一个适当的点当作计时起点(0点)，每5个点(相隔0.1 s)取一个计数点进行测量，如图所示．(相邻两点间还有4个点未画出)

2．瞬时速度的计算和记录。

(1)根据vn＝xn＋xn＋1，计算某点瞬时速度，其中T＝0.1 s. 2T1

0.1

2

0.2

3

0.3

4

0.4

5

0.5

6

0.6

7 0.7

(2)设计表格并记录相关数据

位置

时刻t/s

v/(m·s－1)

3.作出小车运动的v－t图像

(1)定标度：坐标轴的标度选取要合理，应使图像大致分布在坐标平面中央．

(2)描点：在坐标纸上确定出各个坐标点的位置．

(3)连线：用一条平滑的曲线或直线“拟合”这些点．

4．求出小车的加速度(方法有两种) Δv(1)利用v－t图像的斜率：a＝. Δt(2)利用逐差法：a＝x6＋x5＋x4－x3＋x2＋x1. 9T2五、数据处理与探究

1、关于瞬时速度的计算：根据瞬时速度的定义，利用一小段时间内的平均速度代替某一位置的瞬时速度。结合匀变速直线运动的规律，利用某段时间里的平均速度等于该段时间中点的瞬时速度来计算打下某点时的瞬时速度。

2、关于加速度的计算：

（1）、根据加速度的定义a＝Δv求物体加速度，选取不同的瞬时速度组合，Δt计算出多个加速度的数值，然后再取平均值。（数据的偶然性比较大，一般不推

荐，是初学者最容易选择的一种方案。）

（2）用V-t图像求物体的加速度：先根据时间中点的瞬时速度等于该段时间的平均速度求几个点的瞬时速度，然后做出V-t图像，图线的斜率就是物体运动的加速度。（涉及图像的拟合问题，初学者易将图像做成曲线或者折线，而无法准确的求的加速度。）

（3）利用逐差法求加速度：物体做匀变速直线运动，加速度是a，在各个连续相等的时间T里的位移分别是X1、X2、X3……则有：

△X=X2－X1=X3－X2=X4－X3=……=aT2 . 由上式还可得到：

X4－X1=（X4－X3）+（X3－X2）+（X2－X1）=3aT2

同理有 X5－X2=X6－X3=……=3aT2

可见，测出各段位移X1、X2……即可求出a1、a2、a3……,再算出a1、a2、a3……的平均值，就是我们所要测定的匀变速直线运动的加速度。（逐差法的优势在于可以通过数学计算直接利用位移计算出加速度，而省去了计算瞬时速度的过程。逐差法易错点也比较多，比如位移段的选择、时间的选取、以及最后平均值的分析等方面均有出错的可能，对于初学者的要求较高。）

六、课后作业：

完成实验报告。