2009年高一物理实验教案.doc

实验名称： 力的合成 授课章节：第一章 教学目的及要 求：1.知道什么是合力,什么是分力,什么是共点力;知道求二力合成的方法2.通过分力与合力的关系初步认识等效替代的科学研究方法;通过对探究实验假设的验证来培养学生对物理现象的归纳总结能力3. 体会到团结合作、交流互助的重要性;培养学生的物理思维能力和科学研究的态度。教学重点：通过实验归纳出力的平行四边形定则难 点：平行四边形法则的灵活运用和一些受力分析教学方法 及 教 具:方木板（一个），橡皮筋（一条）一、复习提问：研究力的方法二、新课引入：.1、提问：1+1在什么情况下不等于2？（在算错的情况下不等于2） 通过这节课的学习我们可以知道即使在算对的情况下也可以不等于2。 2、据报道，因近日雨水较多路面太滑，一辆拖拉机在某地不慎落入路边的一条水沟，司机闫师傅被压在拖拉机后轮下面的水里，当场昏迷，幸亏附近十几个村民合力抬起车轮把闫师傅救出来抬到岸上才使闫师傅及时脱险.除了十几个村民抬起拖拉机外，我们还可以用吊车吊起拖拉机来达到同样的目的.在这个例子中吊车的作用效果与十几个村民的作用效果是相同的.三、新课讲解1.定义（1）若作用在一个物体上的几个力的效果与某一个力的效果相同,那么这一个力就叫那几个力的合力; 那几个力就叫这一个力的分力.已知几个分力求合力的过程叫力的合成.（2）几个力如果都作用在物体上的同一点，或者它们的作用线相交于同一点，这几个力叫做共点力.2、提问1：已知同一直线上的两个力F1、F2的大小分别为50N、80N，如果两个力的方向相同，其合力大小是多少？合力的方向怎样？3、提问2、进一步在问题1的基础上提问，若F1、F2的两个力的方向相反，其合力大小是多少？合力的方向怎样？总结：“同一直线上二力合成”的规律： （1）同一直线上，方向相同的两个力的合力大小等于这两个力大小之和，方向跟这两个力的方向相同 （2）同一直线上，方向相反的两个力的合力大小等于这两个力大小之差，合力的方向跟较大的力方向相同4、提问3、若两个力不在同一直线上时，其合力大小又是多少？合力的方向怎样？5、演示1：（1）将橡皮筋固定在A点，演示用两个弹簧测力计拉动橡皮筋到O点，使两个力所称角度为90，测出两个力的大小，用 F1、F2表示，再演示用一个弹簧测力计将橡皮筋拉到O点，测出这个力的大小，用 F表示，对比两次演示结果，运用力的图示作出这3个力，让同学观察找出3个力之间的关系。 （2）重复上述实验，使两个分力成一个任意锐角，让同学观察找出3个力之间的关系。 （3）重复上述实验，使两个分力成一个任意钝角，让同学观察找出3个力之间的关系。（如图1）图16.演示2：将如图2所示实验装置安装在贴有白纸的竖直平板上. 橡皮条GE在两个力的共同作用下，沿直线GC伸长了EO这样的长度，若撤去F1和F2用一个力F作用在橡皮条上，使橡皮条沿着相同的直线伸长相同的长度，则力F对橡皮条产生的效果跟力F1和F2共同作用产生的效果相同，力F等于F1和F2的合力，在力F1和F2的方向上各作线段OA和OB，根据选定的标度，使它们的长度分别表示力F1和F2的大小，再沿力F的方向作线段OC，根据选定的标度，使OC的长度表示F的大小，让同学观察找出3个力之间的关系。图2总结：两个互成角度的力的合力，可以用表示这两个力的线段作邻边，作平行四边形，所夹的对角线就表示合力的大小和方向强调：用作图法求合力应注意：（1）先制定比例标度; (2)力的图示画实线，其余两线画虚线；（3）不要漏标各力的箭头和符号.F1F2FOF1F2FO 前面学习的都是两个力的合成，如果是三个力或者三个以上的力的合成，应该怎样进行处理?我们可以先求出任意两个力的合力，再求出这个合力跟第三个力的合力，直到把所有的力都合成进去，最后得到的结果就是这些力的合力。【例】物体受到互相垂直的两个力F1、F2的作用，若两力大小分别为5N、 N，求这两个力的合力解析：根据平行四边形定则做出平行四边形，如图所示，由于F1、F2相互垂直，所以做出的平行四边形为矩形，对角线分成的两个三角形为直角三角形，由勾股定理得：N=10 N合力的方向与F1的夹角为： 30【练】有两个力，一个是10N,一个是2N，他们的合力能等于5N，10N,15N吗？板书设计一概念（1）若作用在一个物体上的几个力的效果与某一个力的效果相同,那么这一个力就叫那几个力的合力; 那几个力就叫这一个力的分力.已知几个分力求合力的过程叫力的合成.（2）几个力如果都作用在物体上的同一点，或者它们的作用线相交于同一点，这几个力叫做共点力.二求合力的方法1.平行四边形定则（0，180） （适用于共点力）F1F2FOF1F2FO2.“同一直线上二力合成”的规律（适用于共点力）（1）同一直线上，方向相同的两个力的合力大小等于这两个力大小之和，方向跟这两个力的方向相同（2）同一直线上，方向相反的两个力的合力大小等于这两个力大小之差，合力的方向跟较大的力方向相同3多个共点力求合力：我们可以先求出任意两个力的合力，再求出这个合力跟第三个力的合力，直到把所有的力都合成进去，最后得到的结果就是这些力的合力。3.例：物体受到互相垂直的两个力F1、F2的作用，若两力大小分别为5N、 N，求这两个力的合力解析：根据平行四边形定则作出平行四边形，如图所示，由于F1、F2相互垂直，所以作出的平行四边形为矩形，对角线分成的两个三角形为直角三角形，由勾股定理得：N=10 N合力的方向与F1的夹角为： 304.练：有两个力，一个是10N,一个是2N，他们的合力能等于5N，10N,15N吗? 用打点计时器测速度的实验报告一、 实验目的1.练习使用电磁打点计时器2.利用打上点的纸带研究物体的运动情况3.学会测量平均速度和瞬时速度二、实验器材电时打点计时器，纸带，刻度尺，导线，电源三、实验步骤（1）把打点计时器固定在桌子上，将纸带穿过限位孔，复写纸套在定位轴上，并压在纸带上。（2）将打点计时器的两个接线柱分别与交流电源相连。 (电磁打点计时器接交流电源46 V。)（3）打开电源开关，按实验需要使纸带运动，在纸带上打出一系列的点。（4）取下纸带，根据具体情况选出计数点，按实验要求进行测量计算。(5)整理实验器材4、 打点计时器使用要点及注意事项（1）打点计时器使用的是低压交流电源，它的工作电压为4V6V，频率为50Hz，如果电压过高会烧毁计时器线圈，如果电压过低，会出现不打点或打点不清的情况。至于交流电的频率，我国工农生产和生活用的交流电，频率都是50Hz，周期是0.02S，比较稳定，一般都满足要求。（2）为使打点的频率比较稳定，要求打点计时器的振动片的固有频率也是50Hz，使之发生共振现象，振动片的长度可在一定范围调节，通过改变振动片的长度来调节它的固有频率。（3）实验前要检查打点的清晰情况，必要时应调整振针的高度，振针过高时打不上点，过低时会打出短线，还会对纸带产生过大的阻力；振动片和振针要固定好，不能让它松动，否则会出现漏点或双点。（4）所用纸带要平整，如果纸带不平整，可能出现点迹不清，漏点或点间距离不准（在纸带有褶皱时两点间间隔和展平后两点间间隔不等）等现象，一般来说使用的是专用纸带，比较平整，个别有褶皱的纸带不要用或熨平后再用。复写纸应安装在纸带的上面，专用复写纸只有一面有复印油墨的一面应朝下和纸带接触。（5）在打点计时器系列实验中，纸带与打点计时器之间的摩擦是引起实验误差的主要原因之一，所以在实验前首先要放正打点计时器的位置，使纸带在移动过程中不与限位孔的侧壁相碰。（6）在使用打点计时器时，应先接通电源，待打点计时器工作稳定时，再放开纸带；打点计时器属于间歇性工作仪器，每打完一条纸带，应及时切断电源，并将定位轴上的复写纸片换个位置，以保证打点清晰。（7）选择记时点时，不一定从运动开始打下的第一个点算起，往往要排除初段密。在数据的处理，往往为了计算的方便会采取计算点而不是计时点。五数据处理6、 完成实验报告探究加速度与力、质量的关系实验报告1、实验目的：通过实验探究物体的加速度与它所受的合力、质量的定量关系2、实验思路：控制变量法保持m一定时，改变物体受力测出加速度，用图像法研究与关系保持一定时，改变物体质量m测出加速度，用图像法研究与m关系3、实验方案：若v0 = 0 ，由 x = v0 t + a t2 /2 得：a = 2 x / t2 , 刻度尺测量x，秒表测量t 根据纸带上打出的点来测量加速度，我们实验案例可以只测量加速度的比值 a1/a2 = x1/x2 ，见课本P.73页参考案例4、实验器材：一端附有滑轮的长木板、小车、细线和小桶、天平、砝码、钩码（或槽码）、打点计时器、学生电源、纸带、刻度尺5、实验步骤：用天平测出小车和小桶的质量m 和m0/把数值记录下来按下图实验装置把实验器材安装好，使长木板有滑轮的一端伸出桌面在长木板不带定滑轮的一端下面垫一小木块，通过前后移动，来平衡小车的摩擦力把细线系在小车上并跨过定滑轮，此时要调节定滑轮的高度使细线与木板平行。将小车放于靠近打点记时器处，在小桶内放上砝码(5g)，接通电源，放开小车得到一打好点的纸带（注意不要让小车撞到定滑轮，打好的纸带要标明条件m=? m/=?）保持小车的质量不变，改变小桶内砝码的质量(10g、15g、20g、25g)，再做几次实验在每条纸带上都要选取一段比较理想的部分，算出每条纸带的加速度把各次实验中的数据填入表一内，作用力的大小认为等于小桶和砝码的重力 m/g=( m0/ + mX/)g，做出与的图像保持小桶内砝码质量不变，在小车上放钩码改变小车的质量（分别加50g、100g、150g、200g），重复上面的实验。把各次实验中的数据填入表二内，做出与1/m图像6、实验要注意事项：(1)要使砂和小桶的总质量远小于小车的总质量（m/m）(2)平衡摩擦力时不要挂小桶，应连着纸带且通过打点记时器的限位孔(3)调节木板上的滑轮使拉小车的细线要与长木板平行(4)起始小车应靠近打点计时器处，且先接通电源后再放开小车(5)注意不要让小车撞到定滑轮7、实验数据分析与处理：8.实验结论： 平抛物体的运动教学课题平抛物体的运动教学目的（1）使学生理解平抛物体运动是水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动的合运动（2）使学生掌握平抛运动的规律，并能利用其分析和解决问题（3）使学生进一步理解运动的合成与分解，提高学生前后知识联系的能力重点及难点平抛运动的分解，及其规律的掌握应用1.引入新课上节课我们讲到运动的合成和分解，同学们我们知道，任何一个复杂的运动都可以看作是由两个或几个简单运动复合而成的，本节我们将研究一种由同一平面上的两种简单运动复合而成的运动一平抛物体的运动.2.新课教学平抛运动的概念（1）平抛运动的定义先给学生做一个简单演示：将一粉笔头水平抛出，引导学生得出定义定义：将物体用一定的速度沿水平方向抛出，不计空气阻力，物体只在重力作用下所做的运动叫平抛运动（2）平抛运动的条件引导学生对前面的粉笔头进行受力分析，得出运动的条件，使学生由运动的路径认识到平抛运动是曲线运动物体受到与速度方向成角度的重力作用，且重力Gv0（v0为初速度）设问：既然平抛运动是曲线运动，那么它是由怎样的分运动合成的呢？（3 ）平抛运动的分解竖直及水平方向上的全面观察（如图3）.让红色小球以水平速度v0抛出的同时，让黄色小球以速度v0沿水平方向作匀速直线动，让绿色小球从桌子边沿自由下落，同样可随时单击鼠标使运动暂停.可以看到，任一时刻平抛红球与竖直方向自由落体的绿球在同一水平线上，与水平方向匀速运动的黄球在同一竖直线上通过上面的演示，我们可以得出结论:下面我给同学们演示平抛运动多媒体课件.平抛运动的规律（1）坐标公式由上面的分析，我们可以分别算出平抛运动在任一时刻t的坐标x和y，取水平方向为x轴，正方向与初速度v0方向相同，取竖直方向为y轴，正方向向下，取抛出点为坐标原点.由于加速度方向与y轴正方向相同，所以是正值a=g,x=v0t（2）轨迹让学生进一步观察前面演示（图3）的画面，分析红色小球留下的曲线痕迹，可以看出，曲线上的小圆点正好位于与其对应的水平线上小圆点和竖直线上小圆点的垂直交叉处，将这些交叉点用光滑的曲线连接起来，就是平抛运动的轨迹（3)t末的瞬间值（在学生活动中讨论得出）vx=v0，vy=gt思考习题将一个物体以10m/s的速度从5m的高度水平抛出，求它落地时的速度（不计空气阻力，g取10m/s2）课后小结一、平抛运动的定义二、平抛运动的条件：（1）具有水平方向的初速度（2）只受重力的作用下三、平抛运动的规律1、水平方向的分运动是匀速直线运动2、竖直方向的分运动是自由落体运动 验证机械能守恒定律实验目的验证机械能守恒定律。实验原理当物体自由下落时，只有重力做功，物体的重力势能和动能互相转化，机械能守恒。若某一时刻物体下落的瞬时速度为v，下落高度为h，则应有：。借助打点计时器，测出重物某时刻的下落高度h和该时刻的瞬时速度v，即可验证机械能是否守恒，实验装置如图1所示。图1测定