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2

课题第一章运动与力学生实验二（用气垫导轨）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.了解气垫导轨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.学会使用气垫导轨测量速度和加速度；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。重点使用气垫导轨测量速度及加速度的方法难点气垫导轨仪器的操作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气垫导轨来测量速度、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气垫导轨的结构、工作原理及实验数据处理方法。气垫导轨是一种力学实验仪器，它利用从导轨表面小孔喷出的空气，使滑块在导轨上悬浮起来，从而大大减小了滑块运动时的摩擦力。选择数字计时器上“计时1”的功能，当滑块上的挡光片经过光电门时，数字计时器的显示窗口可以自动显示出挡光片经过两个光电门的挡光时间Δt1和Δt2。于是，我们结合挡光片的宽度l可分别计算出滑块经过两个光电门时的瞬时速度：再利用两个光电门之间的距离s，即可求出滑块在两光电门之间的加速度a：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。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）将气垫导轨按教材图1-66所示位置连接好，打开数字计时器的开头，选择“计数1”功能。调节两个光电门之间的距离s≈0.60m；（2）打开气源开关，给导轨送气。把大滑块轻轻地放在导轨上，调节导轨下部一侧的底脚螺丝，使滑块可以在导轨上保持静止；（3）将挡光片安装在大滑块上，在导轨上尝试让滑块经过光电门，调节光电门的高度，使挡光片可以顺利通过。轻轻地将滑块从导轨的一端推向有滑轮的另一端，继续调节导轨下部一侧的底脚螺丝，使滑块经过两个光电门的时间近似相等；（4）将大滑块放在远离滑轮的导轨一端，拴上细线，让细线经过滑轮后，挂上一个钩码。放开滑块，让其从静止开始，在一个钩码的重力作用下做匀加速直线运动，分别经过两个光电门，要及时记下数字记时器的显示窗口显示的挡光时间Δt1和Δt2。共测三次。询问教师大滑块和挡光片、钩码的质量及挡光片的宽度l，将数据填入实验表2-4；（5）在细线另一端挂上两个钩码，让其拉着大滑块从静止开始做匀加速直线运动，分别经过两个光电门，记下挡光时间Δt1和Δt2。共测三次，将数据填入实验表2-5；（6）将挡光片从大滑块上拆下，安装在小滑块上。在细线上挂一个钩码，让其拉着小滑块做匀加速直线运动，分别经过两个光电门，记下挡光时间Δt1和Δt2。共测三次，将数据填入实验表2-6。注意事项：（1）不允许用湿手或其他坚硬物品触碰导轨表面。未通气时，不允许将滑块放在导轨上。实验完毕，应先将滑块从导轨上取下，再关闭气源。（2）要注意保护光电门，需要仔细调节其高度，不允许与挡光片发生擦碰。（3）要注意保护滑块的内表面，不允许用手或其他坚硬物体触碰。实验中要轻拿轻放，严防碰伤变形，不许抓着挡光片将滑块拿起，以防其松动、滑落。（4）钩码的质量要远小于滑块的质量。（5）在滑块经过第二个光电门后，要及时用手将其拦住，防止其撞击滑轮、跌落或弹回。四、实验数据记录与分析对实验表格里的数据进行计算，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。学生观看学生动手实验学生处理实验数据随堂练习思考题1．要想顺利完成此实验，需要几位同学密切配合？各自负责什么工作？答：至少需要三位同学密切配合：一位是操作滑块的；一位是读数的；另一位是记录数据的。2．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滑块时