高中物理实验汇总

新新课标课标高中物理高中物理 实验实验教学教案教学教案资资料料汇总汇总 隆回一中物理隆回一中物理组组周宝周宝 新课标高中物理实验教案 任课教师 周宝 物理物理实验实验的目的与要求的目的与要求 1 实验实验目的目的 1 教会学生用实验研究物理现象与规律 包括 A 正确选择实验方法与实验器材 B 学会控制实验条件 C 知道如何实验 判断结果的可靠程度 2 帮助学生理解和掌握有关课程内容和重要的物理概念 以形成物理思想 培养解决物理问题的能力 3 通过实验培养掌握基本物理量的测量方法 以培养实验技能 4 培养学生严谨的实验态度 科学的实验方法及良好的实验习惯 2 做好 做好实验实验的基本要求的基本要求 1 实验前必须做好如下准备 明确实验目的 弄懂实验原理 了解仪器性能 熟悉操作步骤 设计记录表格 掌握注意事项 2 实验中必须手脑并用 做到心到 眼到 手到 仔细调整实验装置 正确使用实验仪器 保证满足实验条件 注意规范实验操作 认真观察实验现象 客观记录实验数据 3 实验后必须对数据进行处理 尊重实验客观事实 正确分析记录数据 合理做出实验结论 独立完成实验报告 常用基本常用基本仪仪器的使用与器的使用与读读数数 物理 考试说明 中要求学生熟练掌握的基本仪器有 13 种 除打点计时器和滑动 变阻器不需要读数外 其余 11 种都涉及到读数问题 一 一 测测量量仪仪器使用常器使用常规规 对于测量仪器的使用 首先要了解测量仪器的量程 精度 使用注意事项和读数方 法 1 关于量程 关于量程问题问题 这是保护测量仪器的一项重要参数 特别是天平 弹簧秤 温度计 电流表 电压表和多用电表等 超量程使用会损坏仪器 所以实验时要根据实验的具 体情况选择量程适当的仪器 在使用电流表 电压表时 选用量程过大的仪器 采集的 新课标高中物理实验教案 任课教师 周宝 实验数据过小 会造成相对误差较大 应选择使测量值位于电表量程的 1 3 以上的电 表 使用多用电表测电阻时 应选择适当的档位 使欧姆表的示数在电表的中值附近 2 关于精度 关于精度问题问题 所选用仪器的精度直接影响着测量读数的有效数字的位数 因此应 在使用前了解仪器的精度 即看清仪器的最小分度值 其中螺旋测微器和秒表的最小 分度是一定的 但游标卡尺上游标尺的最小分度 天平游码标尺的最小分度 弹簧秤 和温度计刻线的最小分度 都因具体的仪器情况不同而有所差异 电流表 电压表和 多用电表则会因所选择的档位不同而造成最小分度值有所不同 因此在进行这些仪器 的读数时 一定要看清所选的档位 3 使用注意事 使用注意事项项 一般不同的仪器在使用中都有其特殊的要求 以下几点要特别注意 天平在进行测量前应先调平衡 打点计时器所用电源要求为 4 6V 的交流电源 多用电表的欧姆档每次换档后要重新调零 被测电阻要与电路断开 使用完毕要将 选择开关转至交流电压最高档或 OFF 档 滑动变阻器 电阻箱和定值电阻使用过程中要考虑其允许的最大电流 滑动变阻器 采用限流接法时 滑动触片开始应位于变阻器阻值最大的位置 滑动变阻器采用分压 接法时 滑动触片开始应位于分压为零的位置 电阻箱开始应处于阻值最大状态 调整电阻箱的阻值时 不能由大到小发生突变 以免因为阻值过小而烧坏电阻箱 二 二 测测量量仪仪器的器的读读数方法数方法 1 需要估 需要估读读的的仪仪器 器 在常用的测量仪器中 刻度尺 螺旋测微器 电流表 电压表 天 平 弹簧秤等读数时都需要估读 因为最终的读数要以有效数字的形式给出 而有效 数字的最后一位数字为估计数字 应和误差所在位置一致 在实际操作中 究竟估读 到哪一位数字 应由测量仪器的精度 即最小分度值 和实验误差要求两个因素共同决 定 根据仪器的最小分度可以分别采用 1 2 1 5 1 10 的估读方法 一般 最小分度是 2 的 包括 0 2 0 02 等 采用 1 2 估读 如安培表 0 0 6A 档 最小分度是 5 的 包括 0 5 0 05 等 采用 1 5 估读 如安培表 0 15V 档 最小分度是 1 的 包括 0 1 0 01 等 采用 1 10 估读 如刻度尺 螺旋测微器 安培表 0 3A 档 电压表 0 3V 档等 当测量精度要求不高或仪器精度不够高时 也可采用 1 2 估读 2 不需要估 不需要估读读的的测测量量仪仪器 器 游标卡尺 秒表 电阻箱在读数时不需要估读 欧姆表刻度 不均匀 可以不估读或按半刻度估读 游标卡尺的读数 游标卡尺的读数部分由主尺 最小分度为 1mm 和游标尺两部分 组成 按照游标的精度不同可分为三种 a 10 分游标 其精度为 0 1mm b 20 分游 新课标高中物理实验教案 任课教师 周宝 标 其精度为 0 05mm c 50 分游标 精度为 0 02mm 游标卡尺的读数方法是 以游 标零刻度线为准在主尺上读出整毫米数 L1 再看游标尺上哪条刻度线与主尺上某刻 度线对齐 由游标上读出毫米以下的小数 L2 则总的读数为 L1 L2 机械秒表的读数 机械秒表的长针是秒针 转一周是 30s 因为机械表采用的齿轮传 动 指针不可能停留在两小格之间 所以不能估读出比 0 1 s 更短的时间 位于秒表上 部中间的小圆圈里面的短针是分针 表针走一周是 15 min 每小格为 0 5 min 秒表的 读数方法是 短针读数 t1 长针读数 t2 t 电阻箱 能表示出接入电阻值大小的变阻器 读数方法是 各旋扭对应的指示点的示 数乘以面板上标记的倍数 它们之和就是电阻箱接入电路的阻值 使用电阻箱时要特 别注意通过电阻的电流不能超过允许的最大数值 高中物理高中物理实验实验常用基常用基础础知知识识 一 常用 一 常用实验实验原理的原理的设计设计方法方法 1 控制变量法 如 在 验证牛顿第二定律的实验 中 加速度 力和质量的关系控制 在 研究单摆的周期 中 摆长 偏角和摆球质量的关系控制等等 2 理想化方法 用伏安法测电阻时 选择了合适的内外接方法 一般就忽略电表的非 理想性 3 等效替代法 某些量不易测量 可以用较易测量的量替代 从而简化实验 在 验证 碰撞中的动量守恒 的实验中 两球碰撞后的速度不易直接测量 在将整个平抛时间 定为时间单位后 速度的测量就转化为对水平位移的测量了 4 模拟法 当实验情景不易创设或根本无法创设时 可以用物理模型或数学模型等效 的情景代替 尽管两个情景的本质可能根本不同 描绘电场中的等势线 的实验就是用 电流场模拟静电场 5 微小量放大法 微小量不易测量 勉强测量误差也较大 实验时常采用各种方法加 以放大 卡文迪许测定万有引力恒量 采用光路放大了金属丝的微小扭转 在观察玻 璃瓶受力后的微小形变时 使液体沿细玻璃管上升来放大瓶内液面的上升 二 常 二 常见实验见实验数据的收集方法数据的收集方法 1 利用测量工具直接测量基本物理量 模块基本物理量测量仪器 长度刻度尺 游标卡尺 螺旋测微器 时间秒表 停表 打点计时器力学 质量 力 天平 弹簧秤 电阻 粗测 欧姆表 电阻箱 电学 电流 电压 电流表 电压表 热学温度温度计 新课标高中物理实验教案 任课教师 周宝 2 常见间接测量的物理量及其测量方法 有些物理量不能由测量仪器直接测量 这时 可利用待测量和可直接测量的基本 物理量之间的关系 将待测物理量的测量转化为基本物理量的测量 模 块 待测物理量基本测量方法 速度 利用纸带 利用平抛 1 2 nn m SS v T 2 g vx y 加速度 利用纸带 逐差法 利用单摆 2 S a T 2 2 4L g T 力 学 功根据转化为测量 m v k WE 电阻 精确测量 根据转化为测量 U I 伏安法 电阻箱 半偏 替 U R I 代 电功率根据 P UI 转化为测量 U I 电 学 电源电动势 根据 E U Ir 转化为测量 U I 然后联立方程求解或运用图 像处理 三 常用 三 常用实验误实验误差的控制方法差的控制方法 为了减小由于实验数据而引起的偶然误差 常需要采用以下方法控制实验误差 1 多次测量求平均值 这是所有实验必须采取的办法 也是做实验应具有的基本思想 2 积累法 一些小量直接测量误差较大 可以累积起来测量 以减小误差 用单摆测 定重力加速度 的实验中 为了减小周期的测量误差 不是测量完成一次全振动的时 间 而是测量完成 30 50 次全振动的时间 四 常用 四 常用实验实验数据的数据的处处理方法理方法 1 列表法 在记录和处理数据时 常将数据列成表格 数据列表可以简单而又明确的 表示出有关物理量之间的关系 有助于找出物理量之间的规律性的联系 列表的要求 是 写明表的标题或加上必要的说明 必须交待清楚表中各符号所表示的物理量 的意义 并写明单位 表中的数据要正确反映测量结果的有效数字 2 作图法 用作图法处理实验数据是物理实验中最常用的方法之一 用作图法处理数 据的优点是直观 简便 有取平均的效果 由图线的斜率 截距 所包围面积和图线的 交点等可以研究物理量之间的变化及其关系 找出规律 作图的规则是 作图一定 要用坐标纸 坐标纸的大小要根据测量数据有效数字的多少和结果的需要来定 要 标明坐标轴名 单位 在轴上每隔一定相等的间距按有效数字位数标明数值 图上 连线要是光滑曲线 或直线 连线时不一定要通过所有的数据点 而是要使数据点在 新课标高中物理实验教案 任课教师 周宝 线的两侧合理的分布 在图上求直线的斜率时 要选取线上相距较远的两点 不一 定要取原来的数据点 作图时常设法使图线线性化 即 化曲为直 3 平均值法 将测定的若干组数相加求和 然后除以测量次数 必须注意 求取平均值 时应该按原来测量仪器的准确度决定保留的位数 4 逐差法 这就是用打点计时器打出的纸带计算加速度时用到的方法 这种方法充分 利用了测量数据 具有较好的取平均的效果 五 有关 五 有关误误差分析的差分析的问题问题 要求认识误差问题在实验中的重要性 了解误差的概念 知道系统误差和偶然误 差 知道用多次测量求平均值的方法减小偶然误差 能在某些实验中分析误差的主要 来源 不要求计算误差 要熟练掌握常见实验的误差情况及分析方法 新课标高中物理实验教案 任课教师 周宝 课题 实验实验一 一 用打点计时器测速度 课型 实验 一 教学目标 1 了解两种打点计时器的结构和工作原理 2 会安装并使用打点计时器 3 理解根据纸带测量速度的原理并测量瞬时速度 4 明确速度 时间图象的意义 描点法画图象的方法 并画出该实验中的 速度 时间图象 二 教学重点 1 打点计时器的使用 2 由纸带计算物体运动的瞬时速度 3 画物体的速度 时间图象 三 教学难点 1 对纸带数据的处理 2 画图象的方法 四 教学方法 教师启发 引导 学生自主阅读 思考 亲自动手实验 并讨论 交流学习 成果 五 教学过程 1 打点打点计时计时器的原理构造器的原理构造 如图 实验实验原理 原理 1 电磁打点计时器 它是利用电磁感应原理打点计时的一种仪器 当通过 4 6V 低压交流电时 在线圈和永久磁铁的作用下 振片便上下振动起 来 位于振片一端的振针就跟着上下振动而打点 这时 如果纸带运动 振针 就在纸带上打出一系列点 当交流电源频率为 50Hz 时 它每隔 0 02s 打一点 即打出的纸带上每相邻两点间的时间间隔为 0 02s 2 电火花计时器 它是利用火花放电在纸带上打出小孔而显示点迹的计时仪 新课标高中物理实验教案 任课教师 周宝 器 当接通 220V 交流电源 按下脉冲输出开关时 计时器发出的脉冲电流经接 正极的放电针 墨粉纸盘到接负极的纸盘轴 产生火花放电 于是在运动纸带 上就打出一系列点迹 当电源频率为 50Hz 时 它也是每隔 0 02s 打一次点 即 打出的纸带上每相邻两点间的时间间隔也是 0 02s 电火花计时器工作时 纸带运动时受到的阻力小 比电磁打点计时器实验误差 小 打在纸带上的点 记录了纸带运动的时间 如果把纸带跟物体连在一起 纸带 上的点就相应地表示出运动物体在不同时刻的位置 2 实验实验器材器材 电磁打点计时器 或电火花计时器 及纸带 刻度尺 电源 导线等 3 纸带分析物体的运动情况并能计算平均速度 1 在纸带上相邻两点间的时间间隔均为 0 02s 电源频率为 50Hz 所以点迹 密集的地方表示纸带运动的速度很小 2 根据 v x t 求出在任意两点间的平均速度 这里 x 可以用直尺测量出 两点间的距离 t 为两点间的时间间隔数与 0 02s 的乘积 这里必须明确所求 的是哪两点之间的平均速度 4 粗略计算瞬时速度 某点 E 的瞬时速度可以粗略地由包含 E 点在内的两点间的平均速度来表示 vE vDG 或 vE vDF 说明 在粗略计算 E 点的瞬时速度时 可利用公式 v x t 来求解 但须注意 的是 如果取离 E 点越接近的两点来求平均速度 这个平均速度越接近 E 点的 瞬时速度 但是距离太小会使测量误差增大 应该根据实际情况选取这两个点 5 v t 图象与其画法 为了更直观地反映物体的运动情况 我们可以用 v t 图象来表示速度随时间的 变化规律 以速度 v 为纵轴 时间 t 为横轴建立直角坐标系 根据计算出的不同时刻对应 的瞬时速度值 在坐标系中描点 最后用平滑曲线把这些点连接起来就得到了 一条能够描述速度 v 与时间 t 关系的图象 3 实验实验步步骤骤 1 把电火花计时器固定在桌子上 检查墨粉纸盘是否已经正确地套在纸 盘轴上 检查两条白纸带是否已经正确地穿好 墨粉纸盘是否在两条纸带之间 2 把计时器上的电源插头在 220V 交流电源插座上 3 按下脉冲输出开头 用手水平地拉动两条纸带 纸带动上就打上一列车 员小点 4 取下纸带 从能看得清规戒律的某个点数起 数一数纸带上共有多少个 点 如果共有 n 个点 点子的间隔数则为 n 1 个 用 t 0 02 n 1 计算出纸带 新课标高中物理实验教案 任课教师 周宝 的运动时间 t 5 用刻度尺测量一下 打下这些点 纸带通过的距离 s 有多长 6 利用公式计算纸带在这段时间内的平均速度 把测量和计算的结 t s v 果填入表一中 7 选取一条点迹清晰便于分析的纸带进行数据分析 8 从能够看清的某个点开始 每隔 0 1s 取一个点 在纸带上用数字 0 1 2 5 标出这些 测量点 测量包括每个点的一段位移 x 记录在表二中 同时记 录相对应的时间 以测量该点的瞬时速度 9 计算出各点附近的平均速度 把它当作计时器打下这些点时的瞬时速 度 填入表三中 点 0 作为计时的开始 即 t 0 10 以速度 v 为纵轴 以时间 t 为横轴在坐标纸上建立直角坐标系 根据表 二的数据在坐标轴上描点 将这些点用平滑的曲线连接起来 11 通过曲线的走向大致看出手的速度变化规律 将你的实验结果与其他 同学交流一下 说出你的体会 12 重复以上步骤再做一次 如果用电磁打点计时器 则实验步骤的前 3 步相应地应当是 1 1 把打点计时器固定在桌子上 让纸带穿过两个限位孔 压在复写纸的下 面 2 2 把电磁打点计时器的两个接线柱用导线分别与 6V 的低压交流电源的接 线柱相连接 3 3 打开电源开关 用手水平地拉动纸带 纸带上就打出一列小点 4 注意事注意事项项 1 电源电压要符合要求 电磁打点计时器应使用 10V 以下的交流电源 电火 花计时器要使用 220V 交流电源 2 实验前要检查打点的稳定性和清晰程度 必要时要进行调节或更换器材 3 使用打点计时器应先接通电源 待打点计时器稳定后再用手拉纸带 4 手拉纸带时 速度应快一些 以防点迹太密集 六 六 实实例探究例探究 打点打点计时计时器及器及应应用用 例 1 一同学在使用打点计时器时 纸带上点不是圆点而是一些短线 这可能 的原因是 A 接在直流电源上 B 电源电压不稳 C 电源频率不稳 D 打点针压得过紧 解析 A 接在直流电源上不会打点 A 错 B 打点与电压是否稳定无关 点痕重轻与电压有关 B 错 C 频率不同打的点仍为圆点 故 C 错 新课标高中物理实验教案 任课教师 周宝 D 打点针压得过紧 针和纸接触时间长 打出一些短线 D 正确 答案 D 打点打点计时计时器直接器直接测测量的量量的量 例 2 电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器 根据打点计时器打出 的纸 带 我们可以从纸带上直接得到的物理量是 A 时间间隔 B 位移 C 加速度 D 平均速度 解析 从打下的纸带上数一下点的个数就知道时间 因为两个点的时间间隔为 0 02s 故 A 选项正确 用刻度尺量一下任意两个点间的距离 就知道了物体的 位移 故 B 选项正确 从纸带上不能直接得到加速度 平均速度 只可以间接 计算 故 C D 选项错误 答案 AB 例 3 用接在 50 Hz 交流电源上的打点计时器 测定小车速度 某次实验中得 到一条纸带 如下图所示 从比较清晰的点起 每五个打印点取一个记数点 分 别标明 0 l 2 3 4 量得 0 与 1 两点间距离 x1 30mm 3 与 4 两点间的距 离 x2 48mm 则小车在 0 与 1 两点间平均速度为 m s 解析 0 1 两点间的平均速度m s3 0 1 0 03 0 1 T x v 七 作七 作业业 1 完成实验报告 2 思考 P22 说一说 栏目中提出的问题 3 完成 P24 问题与练习 中的问题 4 阅读教材 P23 科学漫步 气垫导轨和数字计数器 短文 思考并回答文 后提出的问题 八 教学反思八 教学反思 思维方法是解决问题的灵魂 是物理教学的根本 亲自实践参与知识的发 现过程是培养学生能力的关键 离开了思维方法和实践活动 物理教学就成了 无源之水 无本之木 学生素质的培养就成了镜中花 水中月 新课标高中物理实验教案 任课教师 周宝 课题 实验实验二 探究小车速度随时间变化的规律 课型 实验 一 教学目标 1 会运用已学知识处理纸带 求各点瞬时速度 2 会用表格法处理数据 并合理猜想 3 巧用 v t 图象处理数据 观察规律 二 教学重点 1 图象法研究速度随时间变化的规律 2 对运动的速度随时间变化规律的探究 三 教学难点 1 各点瞬时速度的计算 2 对实验数据的处理 规律的探究 四 教学用具 学生电源 导线 打点计时器 小车 钩码 一端带有滑轮的长木板 带小 钩的细线 纸带 刻度尺 坐标纸 电脑 五 教学过程 我们已经学习了用打点计时器测定物体运动的速度 我们这节课再利用打 点计时器探究小车速度随时间变化的规律 如何探究一个物体速度随时间变化的规律 如何知道物体在不同时刻的 速度 用什么仪器测 让让学生自己学生自己设计设计好好实验实验 并口 并口头阐头阐述相关述相关实验实验器材及步器材及步骤骤 问题一 打点计时器结构如何 问题二 用打点计时器测小车的速度所需哪些实验器材 实验步骤 实验实验步步骤骤 1 把一端附有滑轮的长木板平放 一高一低可否 在实验桌上 并使滑 轮伸出桌面 把打点计时器固定在长木板上远离滑轮的一端 连接好电路 2 把一条细绳拴在小车上 使细绳跨过滑轮 下边挂上合适的钩码 先接 通电源 然后放开小车 让小车拖着纸带运动 打完一条后立即关闭电源 问题三 本实验特别要注意哪些事项 1 固定打点计时器时应让限位孔处在长木板的中央位置 新课标高中物理实验教案 任课教师 周宝 2 滑轮不能过高 3 应考虑复写纸与纸带的位置关系 4 钩码数量不能过多 长木板两端高低相差不能太大 5 小车应由紧靠打点计时器处开始释放 在撞击长木板末端前应让小车 停止运动 防止小车从板上掉下来 6 先接通电源 后让纸带运动 7 打点结束后立即关闭电源 引引导导学生熟学生熟练练地地摆摆好器材 合理 准确地操作 得到一条点迹清晰的好器材 合理 准确地操作 得到一条点迹清晰的纸带纸带 注意 引导学生 三思而后行 注意实验逻辑性 合理性及其相关注意事项 而确保准确 并巡视全场 对出现的问题予以及时纠正 选择纸带选择纸带 并 并选选好好计计数点 数点 计计算各算各计计数点的瞬数点的瞬时时速度填入表格 速度填入表格 问题四 怎样分析和选取纸带上的点 开头过于密集的点舍掉 纸带的一段 若纸带上点与点之间的距离较小 可取多个间隔 可 5 为一个计数间隔时间 间隔不再是 0 02s 但要看具体情况 灵活选定 原则上能取六 七个计数点为宜 给选取的点加标记 问题五 如何计算出所取点的速度 用求平均速度的方法来代替 用计算较准 确的平均速度来代替 如何代替 选择包括该点在内的一段位移 该点最好 处在中间时刻位置 x 找出对应的时间 t 用 x t 作为该点的瞬时速度 对于选取的两个端点的速度暂时不计算 误差较大 测量各个计数点之间的距 离应考虑估位 单位 数据数据处处理 理 总结总结分析分析 问题六 如何处理计算出来的数据 列表法 注意列表要求 数据表格猜想出小车运动速度随时间的变化规律 速度与时间成正比 鼓励学 生大胆猜想 并一一列举学生的各种想法 了解学生猜想的原因 进行总结与 点评 纠正盲目的瞎想 学生在猜想中回答猜想原因 阐述猜想思路 图象法 根据所得数据 选择合适的标度建立坐标系 让图象尽量分布在坐标系 平面的大部分面积 描点 观察和思考点的分布规律 拟合 从点的分布可以有很大把握地说这些点应该在一条直线上 用直 线拟合 让尽可能多的点处在直线上 不在直线上的点应对称地分布在直线两 新课标高中物理实验教案 任课教师 周宝 侧 引导描点法一般原则 强调作图的精确性 培养严谨的科学态度 步骤方法 先确定标度 再准确描点 并用平滑的曲线进行连接 总结介绍 描点法是作图的一种最基本的方法 最重点的两点 一是准确性 标度要合 适 二是要用平滑曲线连接 要让尽可能多的点分布在线上 不在线上的点分 布在两侧 离线较远的点删去 最后还要注意美观性 使图象分布在坐标纸中 央 问题七 如何根据速度 时间图象 v t 图象 求小车的加速度和初速度 取任意两组数据求出 v 和 t 然后代入 v t 求解 在 v t 图象上取一段时间 t 尽量取大一些 找出两个时刻对应的坐 标值求出 v 代入 v t 求解 问题八 纸带上零时刻的速度和末速度如何求 六 课堂小结 这节课重点是对重物牵引下小车的运动进行探究 在探究过程中 涉及到 了实验的设计 操作以及作图象的方法 原则 很好地提高了大家各方面的能 力 同时又为后面学习这种匀变速运动打下了基础 七 作业 1 完成实验报告 2 书后习题 1 2 3 4 3 思考如何进行数据处理 八 教学反思 1 本节课运用知识的迁移 探究新的知识 通过实验 数据的处理 画图 象 讨论并得出结论 充分调动了学生的参与意识 使学生从被动接受知识向 主动获取知识转化 培养了学生的科学探究能力和勇于探索的精神 增强了学 生的成就感 激发了学生的求知欲 将学习重心从过分强调知识的传承和积累 向知识的探究过程转化 2 利用图片 让学生回顾了所学的知识 通过师生互动 使学生注意了在 探究性实验中容易出现的问题 养成学生分析实验误差的习惯 以避免以后实 验中出现错误 少走弯路 3 利用了现有的教学条件 使用多媒体课件 用 Excel 软件作图 与信息 技术相结合 体验学科结合的魅力 加强了学科之间的联系 提高了学生的思 考与认知水平 以互动课程为学习平台 培养了学生的自主 合作 探究及创新 方面的能力 4 不尽如人意的是 实验中的探究基本是在教师的引导下完成的 这使得 新课标高中物理实验教案 任课教师 周宝 学生心态的开放 主体性的凸显 个性的张扬和创造性的解放受到了一定的限 制 课题 实验实验三 三 探究求合力的方法 即互成角度的两个力的合成 课型 实验 实验实验目的目的 1 会用弹簧测力计和细线测出力的大小和方向 2 探究求合力的方法 3 寻找合力与两个分力之间的关系 实验实验器材器材 方木板 图钉 白纸 橡皮条 细绳套 两个弹簧测力计 刻度尺 实验实验原理原理 等效替代 等效替代法就是从事物间的等同效果出发 来研究物理现象和过程 的一种方法 误误差分析差分析 主要误差来源 弹簧测力计的读数 弹簧测力计本身的误差 根据平行四边形定 则作图 注意事注意事项项 1 弹簧秤的使用 使用前要先调零 检查弹簧秤示数是否准确 两根弹簧对拉 或者用弹簧秤测标准钩码受 到的重力 使用时弹簧的伸长方向和所测拉力方向要一致 不一定要沿着竖直方向 弹簧 指针 拉杆都不要与刻度板和刻度板末端的限位孔发生摩擦擦 用两个弹簧秤拉橡皮条时 橡皮条 细绳和测力计要在同一平面内且与木 板平行 读数时 视线与刻度线平行 弹簧秤的估读 2 橡皮条的选取和使用 不要用老化的橡皮条 检查方法是用一个弹簧测力计拉橡皮条 要反复做 几次使橡皮条拉伸到相同的长度看弹簧测力计读数有无变化 可用两根橡皮筋并联使用以增大其劲度系数 同一次实验中 橡皮筋的结点 O 的位置一定要相同 不能只是橡皮条形变 相同 3 注意纸张的选取和作图 白纸不要选的过小 新课标高中物理实验教案 任课教师 周宝 画力的图示应选择适当的标度 严格按力的图示要求和几何方法求出力的 合力 画分力 F1 F2的合力时要准确 图要尽可能画得大些 以使测量值的最后一位估读数字在图上能准确表示 出来 力的大小合适 作力的图示时 选取标度时不增加误差 两个分力的夹角要适中 不能太大也不能太小 60 120 两个分力 F1 F2 之间的夹角 越大 用平行四边形作图得出的合力 F 的误差也越大 以 不大于 120 为最佳 但 角也不能太小 太小就不利于做平行四边形 弹弹簧秤的簧秤的读读数数 在常用的测量仪器中 刻度尺 螺旋测微器 电流表 电压表 天平 弹簧秤 等读数时都需要估读 根据仪器的最小分度估读 最小分度是 2 的 包括 0 2 0 02 等 采用 1 2 估读 如安培表 0 0 6A 档 最小分度是 5 的 包括 0 5 0 05 等 采用 1 5 估读 如安培表 0 15V 档 最小分度是 1 的 包括 0 1 0 01 等 采用 1 10 估读 如刻度尺 螺旋测微 器 安培表 0 3A 档 电压表 0 3V 档等 当测量精度要求不高或仪器精度不 够高时 也可采用 1 2 估读 减小减小误误差的方法差的方法 1 弹簧秤使用前调零 2 木板应水平放置 3 弹簧伸长方向和所测拉力方向应一致 并与木板平行 4 拉动过程中尽量减少摩擦 5 在满足合力不超过弹簧秤量程及橡皮条形变不超过弹性限度的条件下 两个分力和合力都应尽可能大些 读数时注意弹簧秤的量程以及最小刻度 6 拉橡皮条的细线要长些 标记两分力的方向尽可能远些 7 两个分力间的夹角不宜过大或过小 一般取 60 120 为宜 8 在画力的合成图时 要选内定适当标度 例例题题 1 2010 宁波检测 探究求合力的方法 的实验如图实 3 3 甲所示 其中 A 为 固定橡皮筋的图钉 O 为橡皮筋与细绳的结点 OB 和 OC 为细绳 图实 3 3 乙所示是在白纸上根据实验结果画出的图 1 图乙中的 F 是力 F1 和 F2 的合力的理论值 F 是力 F1 和 F2 的合力的实际测量值 2 在实验中 如果将细绳也换成橡皮筋 那么实验结果是否会发生变化 答 否 3 本实验采用的科学方法是 B A 理想实验法 B 等效替代法 新课标高中物理实验教案 任课教师 周宝 C 控制变量法 D 建立物理模型法 作业 完成实验报告 新课标高中物理实验教案 任课教师 周宝 课题 实验 4 探究加速度与力 质量的关系 课型 实验 一 教学目一 教学目标标 1 理解物体运动状态的变化快慢即加速度大小与力有关 与质量也有关 2 通过实验探究加速度与力和质量的定量关系 分 2 课时探究 3 培养学生动手操作能力 二 教学重点二 教学重点 1 控制变量法的使用 2 如何提出实验方案 并使实验方案合理可行 3 实验数据的分析和处理 三 教学三 教学难难点点 1 在老师引导下提出切实可行的实验方案 2 实验的操作过程 3 充分准备教学器材 让更多的学生参与 四 教学用具四 教学用具 多媒体课件 小车 28 辆 每辆车上贴上质量为 200g 贴上 参照车 与 实 验车 字样 一端带有滑轮的长木板 28 个 一次性小塑料口杯及棉线套 28 个 质量可忽略 50g 规格钩码 28 盒 每盒 10 个 托盘天平砝码 28 盒 刻度 尺 米尺 线绳若干 铁文件夹 28 个 计算机和大屏幕投影系统一套 计算器 五 教学五 教学过过程程 第 1 课时 设计实验方案 教师组织学生讨论并回答学案上的问题 问题 1 本节课研究物体运动的加速度大小跟什么有关 请同学们先猜一 猜加速度大小跟什么有关 教师注意 学生可能猜出质量和力以外的因素 教师引导或告之本节课只 探究加速度与力和质量的关系 问题 2 请同学们猜一猜加速度与力 质量有什么关系 列举出实例 如果学生说不出实例 教师可以列举以下典型的例子 绿灯亮后 摩托车 先冲出 然后小轿车 最后载重货车 说明质量大加速度小 方程式赛车的发动 机功率大 启动快 加速度大 说明力大加速度大 播放以上例子的视频 问题 3 能否从理论上验证力越大 加速度越大 质量越大 加速度越小是 合理的 参考答案 力是改变运动状态的原因 力大运动状态容易改变 而运动状 态的改变快慢是用加速度来描述的 因此力大 加速度大 质量是惯性大小的 量度 质量大 惯性大 运动状态难改变 即加速度小 教师注意 学生回答这一问题时 容易用举实例法 教师注意引导从理论 新课标高中物理实验教案 任课教师 周宝 出发 问题 4 研究一个物理量同时与两个物理量有什么关系 应当采用什么方 法 学生很容易回答出用控制变量法 问题 5 初中用过这种办法吗 举例说明 安排此问题的目的是向学生进行物理学研究方法的教育 参考答案 在讨论电流与电压 电阻两个量是什么关系时 在讨论压强与压 力 作用面积两个量是什么关系时 问题 6 保持质量一定 怎样研究加速度与力的关系 或保持力一定 怎样 研究加速度与质量的关系 学生会回答出用打点计时器测出几个加速度及所对应的力 分析加速度与 力关系或加速度与质量关系 若不提测加速度 可追问如何测出加速度 以上 6 个问题难度不大 建议采用单独让某个学生回答的方式即可 不必 给时间进行小组内讨论 问题 7 鉴于用纸带测出加速度是我们已经掌握的一种技能 因此本次探 究加速度与力 质量关系不想用此方法 请同学们另外设计出一种切实可行的 实验方法 1 阐述实验的理论依据及对实验方法的初步设计 2 在此理论框架内 具体的实验方案是什么 组内讨论 6 分钟 每组组长准备发言 在学生讨论期间 教师巡视参与讨论交流 如果时间过半还有一些组提不 出方案 教师可提醒该组学生参考课本 44 页 做一做 栏目 再讨论 参考答案 理论依据及初步设计 两物体均做初速度为零的匀加速直线运动 由 知 相同时间内的位移关系 就是他们的加速度关系 2 1 2 xat 具体实验方案 课本 73 页参考案例 学生在阐述时可能 1 2 两个问题混在一起说出 只要合理 清晰即可 另外理论依据与方案课本上都有 学生看了课本就很容易回答此问题 引申问题 在此理论依据下 能否再设计出一种实验方案 组内讨论 10 分 钟后组长发言 讨论后 刚才只提出课本上方案的组重点发言 已经提出不同 于课本上方案的组也可以再提出第 3 种方案 教师组织同学们对各种方案进行评价 只要合理可行即可 最后教师指出 本节课用课本 72 页的方案 新课标高中物理实验教案 任课教师 周宝 问题 8 绳拉小车的力是小车受的合力吗 学生很容易提出还有摩擦力 问题 9 我们必须要使绳拉小车的力成为小车受到的合力 否则还要计算 滑动摩擦力 使问题复杂化 那么怎样去掉摩擦力呢 组内讨论 5 分钟后组长 发言 参考答案 1 用重力分力平衡掉摩擦力 教师可投影图片解释 为此可以倾斜木板 直到小车放上后恰能静止或被轻推后匀速 2 减小摩擦力直到可忽略 可采用气垫导轨 第 2 课时 做实验并记录 分析数据 得出结论 一 实验前教师做以下交待 1 为了节省时间 教师给学生做一下分工 1 14 组探究加速度与力的关系 参照表一和表二要求 见学案 15 28 组探究加速度与质量的关系 参照表三和 表四要求 见学案 要填写好表格 2 平衡摩擦力时不必将拴有口杯小桶的绳子解下 车后拖的绳子也不用 解下 放在车上即可 3 注意铁夹子的位置 4 注意实验中同学之间互相配合 如谁扶住板 谁控制铁夹开启 闭合 谁负责更换砝码和保证绳在滑轮内并负责保护仪器 谁负责测量记录等 附 表一表一 两车质量均为 200g 100g 参照车 实验车 组别 绳上挂的钩 码 g 代表力 F1 位移 x1 cm 绳上挂的钩 码 g 代表力 F2 位移 x2 cm 120 30 220 40 320 50 420 60 520 70 表二表二 两车质量均为 200g 100g 组别 新课标高中物理实验教案 任课教师 周宝 11 5 22 0 32 5 43 0 53 5 表三表三 两车绳上挂的钩码均为 40g 参照车 实验车 组别 车和车上砝 码总质量 g 代表质量 m1 位移 x1 cm 车和车上砝 码总质量 g 代表质量 m2 位移 x2 cm 1300 200 2300 400 3300 500 4300 600 5300 700 表四 表四 两车绳上挂的钩码均为 40g 组别 12 3 0 67 24 3 1 33 35 3 1 67 46 3 2 00 57 3 2 33 以上实验过程 36 min 二 分析实验数据并得出结论 新课标高中物理实验教案 任课教师 周宝 让学生分析表二和表四 并得出结论 参考答案 在两车质量一样的情况下 实验车受的力是参照车的多少倍 加速度就是参照车的多少倍 说明加速度与力成正比 在两车受力一样的情况 下 实验车总质量是参照车的几倍 加速度就是参照车的几分之一 说明加速 度与质量成反比 九 课堂小结 1 高中第一次接触控制变量法 2 爱因斯坦有一句名言 提出一个问题往往比解决一个问题更重要 因 此猜想出加速度与质量 力的关系比实验验证重要 提出实验方案比实验操作 重要 通过本节课 大家要好好体会 3 体会合作的含义 现代科研是需要团队精神的 十 作业 1 完成实验报告 2 设计 探究加速度与质量关系 方案 3 思考如何进行数据处理 十一 教学反思 1 关于时间分配问题 首先实验设计环节最能体现学生的创造能力 应该多花一些时间 学生在 课堂上能提出切实可行的实验方案 而且思维相当活跃 在思维高潮时刻嘎然 而止 学生有点意犹未尽的感觉 其次实验设计也不应该仅仅是设计出方案 还应该设计出操作步骤 如总共做几次实验 每一次的车质量与力分别多大 采集数据的表格如何设计 应该怎样处理数据等 2 关于实验设计环节 1 限制了实验的理论依据和提醒更换铁夹子克服夹不住的毛病应该对学 生能成功设计出实验方案起到了关键作用 这就说明科学探究中教师的引导是 必不可少的 2 在上课之前 我内心认为学生不能设计出实验方案 即使老师作了引 导 因此学生的表现令我吃惊 所以说学生的创造能力是潜在存在的 老师一 定要给学生机会 一定要引导他们表现出这种能力 久而久之学生的素质才会 真正提高 新课标高中物理实验教案 任课教师 周宝 课题 实验五 研究平抛运动 课型 实验 实验实验目的目的 1 用实验方法描出平抛物体的运动轨迹 2 从实验轨迹求平抛物体的初速度 实验实验原理原理 平抛物体的运动可以看作是两个分运动的合运动 一是水平方向的匀速直线运 动 另一个是竖直方向的自由落体运动 令小球做平抛运动 利用描迹法描出 小球的运动轨迹 即小球做平抛运动的曲线 建立坐标系 测出曲线上的某一 点的坐标 x 和 y 根据重力加速度 g 的数值 利用公式 y gt2求出小球的飞 2 1 行时间 t 再利用公式 x vt 求出小球的水平分速度 即为小球做平抛运动的初 速度 实验实验器材器材 斜槽 竖直固定在铁架台上的木板 白纸 图钉 小球 有孔的卡片 刻度尺 重 锤线 实验实验步步骤骤 1 安装调整斜槽 用图钉把白纸钉在竖直板上 在木板的左上角固定斜槽 可用平衡法调整斜槽 即将小球轻放在斜槽平直部分的末端处 能使小球在平 直轨道上的任意位置静止 就表明水平已调好 2 调整木板 用悬挂在槽口的重锤线把木板调整到竖直方向 并使木板平 面与小球下落的竖直面平行 然后把重锤线方向记录到钉在木板的白纸上 固 定木板 使在重复实验的过程中 木板与斜槽的相对位置保持不变 3 确定坐标原点 O 把小球放在槽口处 用铅笔记下球在槽口时球心在图 板上的水平投影点 O O 点即为坐标原点 4 描绘运动轨迹 在木板的平面上用手按住卡片 使卡片上有孔的一面保 持水平 调整卡片的位置 使从槽上滚下的小球正好穿过卡片的孔 而不擦碰 孔的边缘 然后用铅笔在卡片缺口上点个黑点 这就在白纸上记下了小球穿过 孔时球心所对应的位置 保证小球每次从槽上开始滚下的位置都相同 用同样 的方法 可找出小球平抛轨迹上的一系列位置 取下白纸用平滑的曲线把这些 位置连接起来即得小球做平抛运动的轨迹 5 计算初速度 以 O 点为原点画出竖直向下的 y 轴和水平向右的 x 轴 并 在曲线上选取 A B C D E F 六个不同的点 用刻度尺和三角板测出它们的 坐标 x 和 y 用公式 x v0t 和 y gt2计算出小球的初速度 v0 最后计算出 v0 2 1 新课标高中物理实验教案 任课教师 周宝 的平均值 并将有关数据记入表格内 注意事注意事项项 1 实验中必须保持通过斜槽末端点的切线水平 方木板必须处在竖直面 内且与小球运动轨迹所在的竖直平面平行 并使小球的运动靠近图板但不接触 2 小球必须每次从斜槽上同一位置滚下 3 坐标原点 小球做平抛运动的起点 不是槽口的端点 应是小球在槽口 时 球的球心在木板上的水平投影点 4 要在平抛轨道上选取距 O 点远些的点来计算球的初速度 这样可使结 果的误差较小 例例题题 1 下列哪些因素会使 研究平抛物体的运动 实验的误差增大 A 小球与斜槽之间有摩擦 B 安装斜槽时其末端不水平 C 建立坐标系时 以斜槽末端端口位置为坐标原点 D 根据曲线计算平抛运动的初速度时 在曲线上取作计算的点离原点 O 较远 答案 BC 2 如图所示 在 研究平抛物体的运动 的实验时 用 一张印有小方格的纸记录轨迹 小方格的边长 1 25cm l 若小球在平抛运动途中的几个位置如图中的 a b c d 所 示 则小球平抛的初速度的计算式为 v0 用 gl 表示 其值是 取 g 9 8m s2 小球在 b 点的速率 是 答案 2 0 70m s 0 875m sgl 作业 完成实验报告 新课标高中物理实验教案 任课教师 周宝 课题 实验实验六 六 探究功与速度变化的关系 课型 实验 一 教学目标 1 会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度 2 学习利用物理图像探究功与物体速度变化的关系 二 教学重点与难点 学习探究功与物体速度变化的关系的物理方法 倍增法 并会利用图像 法处理数据 三 教学过程 阅读阅读教材 提出方法教材 提出方法 1 实验思想方法 倍增法 虽为变力做功 但橡皮条做的功 随着橡皮条 数目的成倍增加功也成倍增加 这种方法的构思极为巧妙 历史上 库仑应用 类似的方法发现了著名的库仑定律 当然 恒力做功时 倍增法同样适用 2 数据处理方法 图像法 作出功 速度 W v 曲线 分析这条曲线 得出 功与速度变化的定量关系 学生思考 提出学生思考 提出预预案案 1 学生提出多种设计预案 在课上展示设计的思路和方法 课本方案 气垫导轨加数字毫秒计方案 铁架台打点计时器自由落体方案等 2 教师针对各种设计预案 进行分析 主要从合理性 科学性 可行性等 方面进行分析 学生学生实验实验 教 教师师指指导导 教教师师适适时时提出提出问题问题 指 指导导学生操作的技巧 学生操作的技巧 针对问题针对问题 完善 完善实验实验操作 操作 1 小车运动中会受到阻力 可以采用什么方法进行补偿 可以采用平衡摩擦力的方法 具体操作是 使木板略微倾斜 将小车 车后 拴纸带 放到木板上 轻推小车 小车运动 观察纸带的点距 调节木板的倾角 观察纸带的点距 直到点距相等 表明恰平衡摩擦力 若用气垫导轨 调节导轨 的倾角 若挡光条遮光的时间通过数字毫秒计显示时间相等 即恰好平衡摩擦 力 2 观察打点的纸带 点距是如何变化的 点距是否均匀 问题出在哪里 若恰能平衡摩擦力 试分析小车会做何种运动 应该采用哪些点距来计算小车 新课标高中物理实验教案 任课教师 周宝 的速度 先增大 后减小 不均匀 不是匀加速 没有平衡摩擦力 就要用到补偿法 先加速 但非匀加 后匀速 应采用小车做匀速运动那一段的点距来计算速度 因为匀速的速度就是橡皮条对小车作用的最终速度 由于小车在橡皮条变力作 用下做非匀加速运动 最终速度不能用匀变速运动纸带的处理方法得到 但可 以用匀速运动纸带的处理方法得到 3 使木板略微倾斜 调节木板的倾角 经检验恰好平衡摩擦力 可以做一 系列地平行线 选适当的位置作为 A 重新标出小车运动的初始位置 A 体现 完善实验的过程 4 确立可操作实验方案 设计合理的实验步骤 A 先将木板置于水平桌面 然后在钉有钢钉的长木板上 放好实验小车 B 把打点计时器固定在木板的一端 将纸带穿过打点计时器的限位孔 纸 带一端夹紧在小车的后端 打点计时器接电源 C 使木板略微倾斜 调节木板的倾角 测量纸带点距直到相等 表明恰好 平衡摩擦力 D 过两钉中垂线上的适当位置作两钉的平行线 交中垂线于 A 点 作为小 车每次运动的起始点 E 使用一根橡皮筋时 将小车的前 或后 端拉到 A 点 接通电源 打点计 时器打点 释放小车 小车离开木板前适时使小车制动 断开电源 取下纸带 重复本项前面的过程 选出清晰的纸带 记下点距相等后 t 0 1s 的位移 1 x m 求出小车获得的速度 v 10 1 x m s F 换用同样材料 粗细 长度的两根 三根 六根橡皮筋 依照 D 项的方 法 分别进行实验 记下各次实验中点距相等后 t 0 1s 的位移 n xxx 32 m 求出小车分别获得的速度 n vvv 32 m s G 以功为纵轴 用第一次橡皮筋做的功为纵轴的单位长度 以速度为横轴 可以用适当的速度值为单位长度 也可以用第一次小车的速度为横轴的单位 长度 建立坐标系 用描点法作出图像 看看是否是正比例图像 若不是 功 与速度的哪种相关量 的变化量 是正比的 功就与速度的这种相关量 的变化 量 具有确定的函数关系 实验实验步步骤骤 1 按图装好实验器材 把木板稍微倾斜 平衡阻力 2 先用一条橡皮筋做实验 把橡皮筋拉长到一定的位置 理好纸带 接通 电源 释放小车 3 换用纸带 改用 2 条 3 条 同样的橡皮筋进行实验 保持每次实验 中橡皮筋拉长的长度相同 新课标高中物理实验教案 任课教师 周宝 4 由纸带算出小车获得的速度 把小车第一次获得的功计为 W 第 2 次 第 3 次 计为 2W 3W 5 对测量数据进行估算 大致判断两个量可能的关系 然后以 W 为纵坐 标 v v2 或其它 为横坐标作图 处处理数据 得出理数据 得出规规律律 1 采集橡皮条采集橡皮条分别为一根 两根 六根时的数据 匀速运动阶段 例如 在 0 1s 内的位移 记