【完美导学】2.3 测量匀变速直线运动的加速度教学设计（1）-2022-2023学年高一物理同步备课全套（粤教版2019必修第一册）

第二章匀变速直线运动 第3节测量匀变速直线运动的加速度本节内容是测量匀变速直线运动的加速度，是比较重要的基础实验之一，上一节通过推导，使学生了解了匀变速直线运动的相关规律，匀变速直线运动一个重要的物理量是加速度，整个过程中加速度保持不变。为此，加速度的测量显得就很重要。测量加速度本节课内容既是重点，也是难点。本实验主要考查通过纸带上打的点求解某个点对应的瞬间速度和带动纸带运动的物体的加速度的大小，是比较重要的基础实验之一。物理观念：能通过纸带上打的点求解某个点对应的瞬间速度和带动纸带运动的物体的加速度的大小。科学思维：通过加速度的测量，让学生把理论与实践通过实验联系起来，通过小组合作，实验方案的设计，数据的分析以及处理，可以培养学生的科学论证，质疑创新等科学思维能力。科学探究：围绕加速度的测量，小组成员对测量加速度的原理，器材的选用，实验方案的设计，误差分析等展开讨论与交流，从而得出精确实验结论。科学态度与责任：通过小组合作，利于培养学生交流与合作的能力以及严谨细致的实验态度。重点用打点计时器研究匀变速直线运动，测出匀变速直线运动的加速度。难点实验数据的处理情景导入在冰面上有一辆玩具小车，轻拉小车则小车做匀变速直线运动，你能设计一个实验方案测量出小车的加速度吗？实验中需要测量哪些物理量？应如何处理数据？二、新课探究探究点一测量加速度的方法提出问题：如何根据匀变速直线运动的规律，测量出加速度？小组合作：阅读教材第42页，小组成员交流与讨论测量加速度的方法归纳小结：求加速度可以归纳为两种方法：计算法、图像法：（1）如图，匀变速直线运动的加速度等于两个连续相等时间里的位移变化量与这个时间平方之比，即a=s（2）匀变速直线运动的物体，在两个连续相等的时间里，中间时刻的速度等于这两段时间里的平均速度。即VB=s1+s2例题一：如图7所示，某同学在做“研究匀变速直线运动”实验中，由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点的时间间隔为T=0.10s，其中S1=7.05cm，S2=7.68cm，S3=8.33cm，S4=8.95cm，S5=9.61cm，S6=10.26cm。则A点处瞬时速度的大小是______m/s，小车运动的加速度计算表达式为_________，加速度的大小是________m/s2（计算结果保留两位有效数字）。【答案】0.86；；0.64【解析】利用时间中点的瞬时速度等于这段话时间的平均速度求出A点的瞬时速度：

，注意计算时记数点间距离的单位是厘米要转化成米，最后结果要求保留两位有效数字，所以最终结果应该为：vA=0.86m/s。利用逐差法计算加速度：。同样注意单位的换算及有效数字的选取。最终计算结果为a=0.64m/s2。探究点二利用打点计时器测量匀变速直线运动的加速度提出问题：利用打点计时器测量匀变速直线运动加速度的实验原理是什么？需要准备哪些实验器材？该如何操作？小组合作：阅读课本42-43页，讨论与交流上述问题，并完成相关实验。3.归纳小结：实验原理：物体如果以恒定的加速度做匀加速直线运动，在任意连续相等时间内的位移分别是s1,s2,s3,...，则有s2-s1=s3-s2=...=s(n)-s(n-1)即：物体做匀变速直线运动时，任意两个连续相等时间内的位移之差为恒量。通常用逐差法求物体运动的加速度；即：根s4-s1=s5-s2=s6-s3=3aT2（T为相邻两计数点间的时间间隔）求出a1,a2等再算出的平均值即为物体运动的加速度。实验器材：打点计时器；纸带；复写纸片；低压电源；小车；一端附滑轮的长木板；刻度尺；钩码；细绳；两根导线。实验步骤：把附有滑轮的长木板平放在桌面上，并使滑轮伸出桌面，打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，并连接好电路；把一细绳拴在小车上，并跨过滑轮，另一端固定在小车上；把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，后放开小车让小车运动；重复三次打三条纸带；选打点清晰的纸带，并以五个连续时间间隔（即0.1秒）为计时单位；确定记数点，测出的长度s1,s2,...s6，计算a1,a2,a3；求出a的平均值。例题二：用打点计时器研究匀变速直线运动时，如图所示的是某次实验得到的一条纸带，其中A、B、C、D、E、F为计数点，每打5个点作为一个计数点（交流电频率为50Hz），那么：（1）小车的加速度的平均值a=______m/s2；（2）当打点计时器打下D点时，小车的速度大小VD=______m/s；（3）如果在某次实验中，交流电的频率偏高50Hz，设f>50Hz，则测量的加速度值与真实的加速度值相比是______（填“偏大”“相等”“偏小”）。（图中数据为该点到O点的距离）（结果保留2位有效数字）答案及解析：（1）a1=（SCD-SBC）/T2

=4m/s2

a2=（SDE-SCD）/T2

=5m/s2

a3=（SEF-SDE）/T2

=5m/s2

再求出a1、a2、a3的平均值即为物体运动的加速度为：4.7m/s2

（2）VD=SCE/2T=1.6m/s

（3）偏小（因为计算时所用的时间间隔T比实际时间大探究点三利用图像法处理数据提出问题：如何利用图像法处理实验数据，得出加速度？小组合作：阅读教材45页，小组交流与讨论上述问题。归纳小结：（1）测量记录各记数点位置，计算出各记数点对应的瞬时速度。（2）建立直角坐标系。时间t为横轴，速度v为纵轴，描点作图画出匀加速直线运动的图像。（3）描点作图后计算图像的斜率来求解加速度：例题三：在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，得到了一条记录小车运动的纸带，如图1所示（实验所用的交流电频率为50Hz。（1）请在纸带上选取6个测量点并标在纸带上，要求所标的测量点以刻度尺的零点作为起始点，每相邻两个测量点之间还有1个计时器打下的点。每两个相邻测量点之间的间距用xi表示，利用图中的刻度尺完成对纸带的测量，并填入表1（2）根据表中的数据绘出速度v随时间t变化的图象；（3）分析小车的运动情况，并求出加速度的大小。答案及解析：（1）根据题目要求，在纸带上选取的6个测量点标。根据刻度尺读数规则，测量数据填入表2。（2）实验用的交流电频率为50Hz，打点周期为0.02s，两测量点间的时间为t=2×0.02s=0.04s。绘出速度v随时间t变化的图象如图2所示（3）根据绘出的速度v随时间t变化的图象可知小车做匀加速直线运动，由