2012高一物理教案3.2匀变速直线运动的实验探究5鲁科版必修1

匀变速直线运动的实验探究【三维目标】知识与技能简要地知道打点计时器的构造和工作原理，能正确使用打点计时器。会分析打点计时器打出的纸带，能根据纸带正确判断物体的运动情况，并计算平均速度、瞬时速度和加速度。过程与方法经历匀变速直线运动的实验探究过程。通过实验，培养学生的动手能力，分析和处理实验数据的能力。情感态度与价值观通过对实验的设计，培养积极主动思考问题的习惯，并锻炼思维的全面性、准确性和逻辑性。通过对纸带的处理过程培养学生获取信息、处理信息的能力，体会处理问题的方法，领悟如何间接测一些不能直接测量的物理量的方法。培养学生在科学研究中尊重实验事实的科学态度。通过共同探讨和实验，让学生感受探究过程的开放性与协作性。【教学重点】1、启发学生自主探究提出问题，分析问题，解决问题。2、打点计时器的使用。3、如何由纸带判断物体的运动状态并计算物体运动的瞬时速度和加速度。【教学难点】1、利用打点计时器判断小车是否做匀变速直线运动。2、利用打出的纸带计算小车的加速度。3、引导学生在猜想的基础上进行实验设计，提出可行的实验方案、完成实验并得出实验结果。【教学课时】2课时【教具安排】学生实验器材打点计时器、电源、纸带、光滑长木板、小车演示器材多媒体设备、课件。教学过程（一）引入新课教师在前面大家学习了直线运动，直线运动的形式多种多样，有匀速、变速、匀变速等。我们着重分析了匀变速直线运动的规律，大家能不能举几个你生活中见到的匀变速直线运动的例子。在学生举例的过程中引导学生对所举的例子进行讨论究竟是不是匀变速直线运动预测学生讨论后举出例子和结论的可能是例子汽车（火车、自行车等）在启动加速（或紧急刹车）时物体在下落时小孩子在滑滑梯时结论上述物体是在作变速直线运动，但是还无法确定它们是否作匀变速直线运动。提出问题并进行初步分析我们要如何判断一个作变速直线运动（加速或减速）的物体是否在作匀变速直线运动预测学生有代表性的回答可能有以下几种（教师在学生分析的过程中板书归纳。）要看这个物体在运动过程中的加速度是否恒定不变（也就是在相同的时间内看速度的改变量是否相等）。由可知，我们必须多次测量出物体在不同间段内的初速度、末速度TVA00V以及所用的时间，算出加速度给予比较。初速度和末速度的测量方法我们可采用TV0VT瞬时速度约等于在很短的时间（位移）内的平均速度的方法，利用求出初速度TSV和末速度，因此就需要我们测量出物体在运动过程中较短时间内的位移和通过这段位0VT移所用的时间；由可知，我们如果让运动的物体的初速度为0，则，即201ATS21ATS，因此只要测量出初速度为0的运动物体的位移和所用的时间后加予比较，看运2TA动物体的位移和所用的时间的平方是否成正比就行（或求出加速度）。根据教材38页习题9的结论可知，只要比较运动物体在各个连续的相等的时间T内的位移差是否相等即可。说明这个过程着重于进行理论分析，是让学生进行探究的起点，要让学生有较充分的时间进行讨论和思考；教师在这个过程中要积极引导学生进行反思，在反思中不断地发现问题、解决问题；对于遇到的问题和困难如何进一步研究下去，这要让学生自己体会，让学生从中体验成功与失败的快乐。以下着重讨论方法引导学生进行研究。（二）新课讲授由公式可知只要测出这个各个连续相等的时间T以及相应的位移就21ATSN可以间接测出加速度，从而判断物体是否在作匀变速直线运动。问题如何测出这个各个连续相等的时间T以及相应的位移教师启发学生利用课本41页迷你实验室，模拟打点计时器。让两个学生表演一个学生用手拖动一条纸带在水平桌面上向前移动，同时让另一个同学用一枝笔（打包笔、位置固定）每05秒（全班同学一起喊数时）在纸带上点一个点，在纸带上面留下了一些点。让学生讨论后明确纸带运动情况和手是一样的，每相邻的两个点的时间间隔是05秒，间距代表手在05秒内运动的位移，通过分析点的情况，就可以了解拖动纸带的手的运动情况。教师为了获得更加均匀（更加短暂）的时间间隔T，我们可以利用一些仪器，如打点计时器（分为电磁打点计时器和火花打点计时器两种）。说明让学生在困惑中寻找出路，有利于培养学生克服困难的精神。利用课本41页迷你实验室，模拟打点计时器，可以让学生较为快捷、简要地理解地打点计时器的原理，有利于减少学生理解上的难度，从而把更多的时间和精力用来进行实验探究。一、打点计时器及其使用1、中学实验室的两种打点计时器（1）电磁打点计时器电磁打点计时器是一种记录运动物体在一定时间间隔内位移的仪器（本质上它是一种使用交流电源的计时仪器）。它使用交流电源，工作电压46V，电源频率是50HZ时，每隔002S打一个点。构造如图原理。J0203型电磁打点计时器为磁电式结构，其构造如上图。当线圈通以50HZ的交流电时，线圈产生的交变磁场使振动片（由弹簧钢制成）磁化，振动片的一端位于永久磁铁的磁场中。由于振动片的磁极随着电流方向的改变而不断变化，在永久磁铁的磁场作用下，振动片将上下振动，其振动周期与线圈中的电流变化周期一致，即为002S。如下图所示，振动片的一端装有打点针，当纸带（通电以前，把纸带穿过限位孔，再把套在轴上的复写纸压在纸带的上面）从针尖下通过时。便打上一系列点，相邻点之间对应的时间为002S。5个间距对应的时间为010S。这样，如果把纸带跟运动的物体连在一起，即由物体带动纸带一起运动，纸带上各点间的距离就表示相应时间间隔中物体的位移。使用如果把纸带跟运动的物体连在一起，即由物体带动纸带一起运动，纸带上各点之间的距离就表示相应时间间隔中物体的位移。测量点的位置，我们就能了解物体的运动情况。（2）电火花打点计时器其原理与电磁打点计时器相同，不过在纸带上打点的不是振针和复写纸，而是电火花和墨粉。使用时接通电源、按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经放电针、墨粉纸盘轴，产生火花放电，于是在运动的纸带上就打出一行点迹。当电源频率是50HZ时，每隔002S打一次点。2、打点计时器的使用实验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。学生动手练习使用打点计时器，打出几条纸带，讨论怎样获取数据，并用列表格的形式把数据列出。思考怎样根据纸带上的点迹计算纸带的平均速度如果纸带上的点迹分布不均，那么，点迹密集的地方表示运动的速度较大还是较小注意事项（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。（5）断开电源，取下纸带二、使用打点计时器研究匀变速运动1、实验目的1掌握利用打点计时器判断小车是否做运变速直线运动的方法。2利用SAT2求小车的加速度。2、实验设计1）接通电源后，打点计时器每隔002S打一个点，当纸带在小车的带动下运动时，振针的上下振动就会通过复写纸在纸带上留下一行小点（称为计时点）。相邻的计时点间的时间间隔为002S，相邻的两点间的距离可用刻度尺测量。利用这些时间和我位移的信息就可以对小车的运动进行探究。2）利用逐差法求小车的加速度。3利用中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度求小车在某一点的速度。3、实验过程4、数据处理对打出的纸带或频闪照片，常用的处理数据的方法1）利用相邻的相等的时间间隔内的位移之差等于恒量，即S2S1AT2；如要求平均加速度，要用逐差法，以六组数据为例，2365149TSA2）求某点的瞬时速度常用某段时间的平均速度等于该段时间的中间时刻的瞬时速度的方法，即TSVT2/3）作图法将求得的各点的速度和对应的时刻描在VT图象中，通过斜率求得加速度也可剪裁后粘贴在ST图象中进行处理三、频闪照相法及其应用的介绍1、频闪灯每个一定的时间闪光一次，每闪光一次记录物体的一个影像。拍摄运动的物体可以研究物体的运动特征。2、拍出照片后，按处理纸带的方法对小球的运动进行探究【小结】本节学习我们了解了两种打点计时器的构造及其使用方法，并通过实验研究了匀变速直线运动。这里同学们务必要清楚打点计时器纸带的选取和测量方法即如何处理纸带匀变速直线运动的平均速度、瞬时速度及加速度的求法。尤其是逐差法这样一种数学方法是比较难的，一定要弄清其中的原理。【板书设计】一、打点计时器及其使用1、中学实验室的两种打点计时器（1）电磁打点计时器构造原理使用（2）电火花打点计时器2、