高中物理实验教案集　

高中物理实验教案集　 (高中物理必修一) 实验一:《用打点计时器测速度》教案 一、教材分析 打点计时器是高中一个重要的计时仪器，计时的同时还能记录物体的运动情况，这对高一新生来说是全新的。通过对打点计时器的了解，掌握其使用方法。平均速度和瞬时速度是本节的难点，教材用极限的思想，从平均速度过渡到瞬时速度。加强对瞬时速度的理解，拉近物理与生活、模型与实际的距离，培养学生从不同角度看同一问题的素养和学生的发散思维。用图像表示物理量的变化，在生活中是十分常见的方法，本书在这方面加强了很多。在过去教材中“用平滑曲线把点连起来”改换为“根据所描点子”的分布和走向尝试用条曲线来“拟合”这些测量点，即将验证性实验换为探究性实验，思路不一样、逻辑线索不一样。此外，让学生体会图象在反映两物理量关系时的优越性。本节内容从知识到能力要求均很高，特别对刚入高中的新生来说有难度，更具有吸引力和挑战性。 二、教学目标 (一)知识与技能 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)过程与方法 1(通过学生自己看打点计时器的，培养学生独立学习的能力。 2(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。 3(通过画速度—时间图象培养学生用图象法处理数据的能力，体验数学工具在物理发展中的作用。 4、体验实验中理性思维的重要，既要动手，更要动脑。 (三)情感、态度与价值观 1(感觉打点计时器的巧妙设计思路，体会物理原理在解决实际问题中的指导作用，增强将物理知识应用于生活实际的意识。 2(经历实验过程，体验科学实验过程的艰辛与喜悦，并乐于探索自然界的奥妙。 3(培养学生敢于创新和实事求是的科学态度和科学精神。 三、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。 四、教学难点 1(对纸带数据的处理 2(画图象的方法。 五、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。 六、教学过程 (一)课前活动 教师活动:课前布置学生预习本节实验。 学生活动:学生看书明确实验的各项任务及实验仪器。 (二)进行新课 1、对“打点计时器的认识”的学习 教师活动:教师布置学生对照仪器看说明书，引导学生注意其重点部分 学生活动:观察打点计时器并阅读其使用说明书，明确两种打点计时器的结构、各 部分的名称、工作原理及使用方法。 教师活动:指导学生动手练习使用打点计时器，并引导学生思考:纸带上的点与小 车的位移和时间是如何对应的，怎样将纸带上的点变成相关的数据。 学生活动: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 的形式把数据列出。 教师活动:聆听学生回答，进行点评和指导。 学生活动:思考20页的思考与讨论: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, 教师活动:聆听学生回答，进行点评。 2、用打点计时器测量瞬时速度 教师活动:根据前面所学的瞬时速度的理论，引导学生怎样计算实际运动中物体的 瞬时速度。教师巡回指导。 学生活动:讨论怎样获取数据，怎样根据自己的纸带计算不同时刻的瞬时速度并采 用列表法有条理的列出。 3、用图象表示速度 教师活动:引导学生思考怎样画出速度—时间图象，为什么要用平滑的曲线“拟合”。 学生活动:根据前面计算的瞬时速度，画出速度—时间图象，同组各成员之间再次 比较运动的区别，感受不同的运动规律。体会交流“拟合”的意义。 教师活动:聆听学生回答，点评。 (三)课堂总结、点评 1、打点计时器的原理构造(如图) 实验原理:(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。如图1.4-1， v?v，或v=v。 EDGEDF 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。 6、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。 (四)实例探究 ?打点计时器及应用 ,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。 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 ?打点计时器直接测量的量 ,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x=30mm，3与4两点间的距离x=48mm，则12小车在0与1两点间平均速度为 m,s。 x0.031解析:0,1两点间的平均速度m/s v,,,0.3T0.1 七、作业 1(完成实验。 2(思考P“说一说”栏目中提出的问题， 22 3(完成P“问题与练习”中的问题。 24 4(阅读教材P“科学漫步”《气垫导轨和数字计数器》短文，思考并回答文后提23 出的问题。 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。 ?资料袋: 人们称摄影为瞬间艺术，但只有当高速摄影出现后，才有了真正意义上的瞬间摄影。普通闪光灯持续发光时间可达到1,20000 s，这对于拍摄体育运动等素材是够用了。然 而子弹飞行时的速度少说也有数百米每秒，要想抓拍子弹运动的瞬间，曝光时间要用百万分之一秒的数量级。后来人们开始使用激光光源以达到在更短时间中发出更强烈的照明，才能清楚地将它的影像凝固在底片上。 高速摄影有广泛的用途。例如，在汽车的快速碰撞试验的研究中，人们先把碰撞的过程拍摄成电影，然后以很慢的速度放映，以便观察在碰撞期间车身如何变形，从而发现薄弱的那位。又如，某些昆虫具有令人惊叹的飞行技巧，如在急速飞行过程中急剧减速、悬空停住、以不超过其身长的半径转弯等。借助高速摄影技术，可以对它们运动过程中的振翅情况进行研究。 高速摄影甚至在绘画艺术中也发挥了作用。以前谁也没有清楚地见过奔马的四只蹄子到底是如何摆动的，以至于画家们一直凭借主观感觉去画奔马。借助高速摄影技术，人们对此才有了正确的认识。 闪光频闪摄影是借助于电子闪光灯的连续闪光，在一张底片上记录运动物体的连续运动过程的摄影技术。频闪摄影的关键器材是电子频闪灯。当电子频闪灯充足电后，就可以像连发手枪一样，一次紧接一次地频繁闪光。闪光频率越高，底片曝光次数越多，在照片上出现的影像也越多。高频电子频闪灯的闪光频率(每秒钟的闪光次数)可达上百次。 用电子频闪灯拍摄频闪照片应选择一个黑色的背景，被摄者距离背景尽可能远些，以避免频闪光照亮背景，或在画面中出现影子，从而影响主体的效果。如果主体距离背景比较近，最好使闪光灯与被摄物体形成侧光和侧逆光的照射角度，被摄物体也最好有明显的轮廓线条，从而防止影像与背景的色调混杂。相机与被摄者的距离要近一些，这是因为设定频闪后，闪光指数会下降很多。 (高中物理必修一) 实验二:《探究小车速度随时间变化的规律》教案 一、教材分析 本节内容为探究实验，目的是让学生通过研究小车在重物牵引下运动的速度随时间变化的规律，经历科学探究的活动，学会实验数据的处理方法。这节课的任务是测量小车的速度，做出小车运动的v—t图象，初步分析小车速度的变化规律。要学生体验从实验研究中获取数据、做出图象、分析图象、寻找规律的科学思维方法。使学生认识图象在研究物理问题中的作用;与数学公式相比，图象更显得直观、形象、生动，从而使学生感受到图象的直观的美。 二、三维目标 (一)知识与技能 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)过程与方法 1(初步学习根据实验要求设计实验，完成某种规律的探究方法。 2(初步学会根据实验数据进行猜测探究、发现规律的探究方法。 3(认识数学化繁为简的工具作用，直观地运用物理图象展现规律，验证规律。 (三)情感、态度与价值观 1(通过对纸带的处理实验数据的图象展现，培养学生实事求是的科学态度，能使学 生灵活地运用科学方法来研究问题、解决问题、提高创新意识。 2(在对实验数据的猜测过程中，提高学生合作探究能力。 3(通过经历实验探索过程，体验运动规律探索的方法。 三、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。 四、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。 五、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 六、教学方法 启发、引导，学生自主实验，讨论、交流学习成果。 七、课时安排 2课时。 八、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, ?让学生自己设计好实验，并口头阐述相关实验器材及。 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, 实验步骤: 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。 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。 ?引导学生熟练地摆好器材，进行合理、准确地操作，得到一条点迹清晰的纸带。 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，并选好计数点，计算各计数点的瞬时速度填入表格。 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)Δx，找出对应的时间Δt，用Δx,Δt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。 ?数据处理，总结分析 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Δv和Δt，然后代入Δv,Δt求解。 ?在v—t图象上取一段时间Δt(尽量取大一些)，找出两个时刻对应的坐标值求出Δv，代入Δv,Δt求解。 问题八:纸带上零时刻的速度和末速度如何求, ?【计算机绘制v-t图象】Excel软件演示作v-t图 将实验所得数据在电脑的Excel文件中输入表格，利用其“图表向导”拟合v-t图象。 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。 九、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。 十、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, 十一、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:案例中实验的探究基本是在教师的引导下完成的，这使得学生心态的开放、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。 (高中物理必修一) 实验三:《探究加速度与力、质量的关系》教案 一、教材分析 新课标较原有的教学大纲更注重对学生动手能力、探索能力、自己总结观察现象的能力的培养，以本节课为例，以前是验证牛顿第二定律，注重的是知识的再现，而现在变为探究，注重的是问题的提出与发现。本节课以实验的形式出现，不仅锻炼学生的动手能力，更重要的是如何设计实验，如何提出问题，以及如何操作，如何进行数据处理，分析并得出实验结果，这些才是现代中学生最应该掌握的方法和技巧。至于学生自己设计的不管是否符合要求，不管实验后能否得出正确的结论，都要加以鼓励，因为学生在设计和实际操作中的亲身体验才是最重要的。因此，本节课的三维目标制定如下: 二、教学目标 1(知识与技能目标 (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;(意图:加速度与质量的定量关系下一课时探究，实践证明1课时45分钟根本无法探究2个问题，若调成2课时合上，又给学校正常的教学秩序带来不便，所以建议分2课时探究。) (3)培养学生动手操作能力。 2(过程与方法目标 (1)指导学生半定量地探究加速度与力和质量的关系，知道用控制变量法进行实验; (2)引导学生自己设计实验，并根据设计进行实验; (3)对实验数据进行处理，并能根据数据结果得出结论。 3(情感态度与价值观目标 (1)通过实验，培养实事求是、尊重客观规律的科学态度; (2)通过探究激发学生的求知欲和创新精神。 (3)培养与人合作的团队精神。 三、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。 四、教学难点 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; 2(充分准备教学器材，让更多的学生参与。 五、教学用具 多媒体课件，小车(56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(56个)，一次性小塑料口杯及棉线套(56个，质量可忽略)，50g规格钩码28盒(每盒10个)，托盘天平砝码56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。 六、教学要求 上课地点为实验室，共分成28组，2,3个学生一组，选出组长一名。每组桌上贴上组号，每组同学带课本，计算器，铅笔。 七、课时安排 2课时(第1课时探究实验方案，第2课时实验操作、分析实验数据、得出结论) 八、教学过程 ?、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: 12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，xat,2 相同时间内的位移关系，就是他们的加速度关系。 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。 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(两车质量均为200g+100g) 实验车 参照车 绳上挂的钩码绳上挂的钩码 /g组别 /cm /g(代表力F)/cm 位移x位移x122(代表力F)1 1 20 30 2 20 40 3 20 50 4 20 60 5 20 70 表二(两车质量均为200g+100g) 组别 1(51 2(02 2(53 3(04 3(55 表三(两车绳上挂的钩码均为40g) 参照车 实验车 车和车上砝码车和车上砝码 组别 总质量/g(代/cm 总质量/g(代/cm 位移x位移x12 表质量m) 表质量m) 12 1 300 200 2 300 400 3 300 500 4 300 600 5 300 700 表四(两车绳上挂的钩码均为40g) 组别 2/3=0(671 4/3=1(332 5/3=1(673 6/3=2(004 7/3=2(335 (以上实验过程36 min) 二、分析实验数据并得出结论 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。 (高中物理必修二) 实验一:《研究平抛运动》教案 一、教材分析 1(本节内容是通过实验探究平抛运动的规律，它既是前一节运动的合成与分解方法的具体实践应用，也是后一节抛体运动的规律得出的前提，更是学生自主设计、探索的好素材，在本章中有着重要的地位。 2(《课程标准》要求学生会用合成与分解的方法分析抛体运动;能分别以物体在水平方向和竖起方向的位移为横坐标和纵坐标，描绘做抛体运动的物体的轨迹。 《学科教学指导意见》要求学生知道平抛运动的受力特点;知道用实验方法得到平抛运动轨迹的方法;理解确定平抛运动在水平方向做匀速直线运动、竖直方向做自由落体运动所用的方法;知道水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的独立性和同时性;体会研究曲线运动的基本方法。 3(平抛运动知识在初中不曾出现过。 二、学情分析 1(通过前面的学习，学生已经知道了合运动、分运动以及运动的合成与分解所遵循的规律;知道了运动的合成与分解是处理曲线运动的基本方法;通过一个多学期的学习，学生已经具备了初步的实验设计能力和实验操作能力;已经能用数码相机来研究物体的运动。 2(学生可能遇到的困难:设计不出验证平抛运动在竖直方向是自由落体运动的实验装置。 3(学生在学习中可能会采取的学习策略:分组讨论，向教师寻求帮助，实验探索，总结反思等。 三、教学目标 1(知识与技能目标 (1)知道什么是平抛运动; (2)知道平抛运动的受力特点; (3)理解平抛运动在水平方向做匀速直线运动和在竖直方向做自由落体运动; (4)知道用描点的方法得到平抛运动轨迹; (5)会用数码相机来研究物体的运动; (6)知道利用平抛运动轨迹来分析平抛运动规律的方法。 2(过程与方法目标 (1)通过设计验证抛运动在水平方向做匀速直线运动和在竖直方向做自由落体运动的实验，培养学生的实验设计能力; (2)通过对平抛轨迹的分析，培养学生数据分析与处理能力; (3)经历实验探究过程，发现规律，让学生认识到科学探究的意义; (4)通过分组实验培养学生的交流、合作能力。 3(情感态度与价值观目标 (1)通过展示自然、生活和生产中平抛运动的例子，使学生认识到平抛运动的普遍性，同时认识到物理知识的社会价值; (2)通过实验设计探究，培养学生的设计探究兴趣与热情;体验到探索自然规律的艰辛与喜悦;培养学生主动与他人合作的精神。 四、教学重点与难点 1(教学重点:平抛运动在水平方向是匀速直线运动和在竖直方向是自由落体运动。 2(教学难点:平抛运动在水平方向是匀速直线运动和在竖直方向是自由落体运动的实验探索过程。 五、教学方法与手段 1(教学方法:运用物理“科学探究”教学模式实施教学。 2(教学手段:实验、多媒体辅助。 六、课前准备 1(学生复习力的合成与分解知识; 2(教师准备好实验器材和多媒体课件; 3(教学环境:多媒体实验室，将准备好的实验器材置于学生看不到的地方。 4(教学用具:平抛运动和自由落体运动对比演示仪一套，平抛运动描轨迹演示仪、平抛运动水流演示仪和平抛运动数码拍摄仪器各四套;多媒体课件。 七、教学过程 1(结合生活、生产实际，引入新课 (1)通过视频、图片展示生活、生产中的抛体现象，展示抛体现象的普遍性。 视频:飞机投弹，运动员推铅球 图片:农民抛秧苗 (2)利用对比实验，结合物理学的研究方法，揭示平抛运动的特点 [对比实验] 一只手一起抛出的两个金属球运动情况基体本相同;一只手一起抛出一个金属球和一个松软的纸团，它们的运动情况差异很大。 [提出问题] 造成两次实验差异的原因是什么,即为什么第二次实验的纸团为什么比金属球抛得近多了, [分析原因] 空气阻力对纸团的影响大。 [归纳总结] 空气阻力使抛体运动变得复杂，根据从简单到复杂的原则，我们先研究最简单的情况:将物体水平抛出，物体只在重力作用下的运动，即平抛运动。 2(运用“科学探究”教学模式，引导学生探究平抛运动规律 (1)分析讨论，确定研究方法 [师生对话] 和直线运动相比，平抛运动显然要复杂得多，怎样才能将复杂的运动化简为简单的运动进行研究,根据上一节的知识，可以将曲线运动分解为两个直线运动。那么如何来分解平抛运动比较好,因为小球受的力在竖直方向，初速度又是在水平方向，所以将平抛运动分解到水平方向和竖直方向比较好。 (2)探究平抛运动在竖直方向的运动规律 [提出问题] 如果将平抛运动视为水平方向的运动和竖直方向的运动的合运动，那么，平抛运动在竖直方向应是什么运动, [分析猜想] 竖直方向受重力作用，应是自由落体运动。 [实验论证] 引导性提问:能否设计对比实验来验证猜想, 说明:教师提出这个问题，是充分发挥教师的主导作用，引导研究方向，掌控教学进程，有 利于课堂探究教学的顺利开展。 分析讨论:让两个物体同时开始运动，一个做自由落体运动，一个做平抛运动，看它们是否同时着地;同时落地则证实猜想。 启发性问题:实验的关键是要解决两物体同时开始平抛运动和自由落体运动。能否利用如图所示弹性金属片，加上其他装置，实现一个动作同时控制两个小球的运动, 说明:因为学生是首次碰到类似问题，要设计出两物体同时开始平抛运动和自由落体运动是有难度的，所以要进行针对性强的引导，给定器材的实验设计方向明确，可以降低难度。 实验设计:(学生提出、交流方案;集体讨论、修改完善，确定最佳设计;与现成仪器对比，借鉴优良设计。) 实验操作:学生代表利用平抛运动和自由落体运动对比演示仪验证猜想，如右图所示。 生成性问题:如何判断两个小球是否同时落地, 分析讨论:?看;?利用数码相机拍频闪照片;?听。 课堂上听的方式最简单易行，所以用听的方式。 实验操作:一位同学演示，全体同学听。 [探究结论] 平抛运动在竖直方向应是自由落体运动。 说明:在验证平抛运动在竖直方向是自由落体运动的教学过程中，让学生参与仪器的设计 探究过程，激发了学生实验探究的动机和创造性思维的火花，培养了学生的设计探究能力和 创新能力。 (3)探究平抛运动在水平方向的运动规律 [提出问题] 平抛运动在水平方向应是什么运动, [分析猜想] 水平方向不受力，应是匀速直线运动。 [实验验证] ?讨论研究方向:可以通过对比实验或定量测量实验进行验证。 对比实验，即是让两个小球球同时以相同的速度开始运动，一个平抛，一个在水平面上匀速运动，看相同的时间内，水平方向位移是否相等;相同则证实猜想。 定量测量实验，测出做平抛运动的物体在几段相等时间内的水平位移;依据水平位移是否相等来判断猜想是否正确。 生成问题:实验中物体平抛运动时间很短，如何测时间和水平位移, 分析讨论:要充分利用它在竖直方向是自由落体运动的特点。设法通过实验得到平抛运动的轨迹;在平抛运动的轨迹利用自由落体规律找到每隔相等时间物体所达到的位置。测量出两相邻位置间的水平位移，看这些位移是否相等。 说明:在讨论过程教师通过提问方式引导教学进程，学生则通过思考、发表见解来发挥其主体作用。 ?选择实验器材，设计实验方案 用幻灯展出可供选择的实验器材: ?.用以下器材设计一个对比实验: 两个完全相同的斜槽，一要规格相同的水平槽，两个小球，两个电磁铁(含导线和电源); ?.用以下器材设计一个或多个实验来得到平抛运动的轨迹: 斜面小槽，小钢球，粘了方格纸的木板，铅笔，数码照相机，带水平喷嘴的瓶子，玻璃板。 实验设计:给出足够的时间，分小组设计。 ?交流设计方案:设计同学介绍方案，其他同学进行质疑或提出改进建议。 方案一:对比实验，将两个斜槽水平对齐，上下放置，如 图所示，用电磁铁控制两个小球同时开始运动，它们以相同大小 的速度同时离开斜槽，上面的小球做平抛运动，下面的小球在水 平轨道上做匀速直线运动，若它们在水平轨道上相碰，则 验证猜想。 方案二:让小球从斜槽上滑下，从末端水平抛出，用数码相机拍频闪照片。用频闪照片记录了小球所经过的多个位置，连起来就得到小球做平抛运动的轨迹。 建议:在平轨迹后方应加一个方格背景，如图所示。 方案三:让水平喷出的细水流来显示平抛的运动轨 迹，在水流后面竖直放置一块玻璃板，用彩笔描出水流的 轨迹。 方案四:让小球每次从斜槽上同一高度滑下，从末端水平抛出，用铅笔描出小球经过的位置，通过多次实验，在竖直的背景方格纸上记录了小球所经过的多个位置，连起来就得到小球做平抛运动的轨迹。如图所示。 说明:给定仪器的目的是为了设计方向更加明确， 降低难度;前三种方案是学生容易想到的，第四种方 案受数码相机影响不易想到;因为方案四可以很好地 培养学生的实验技能，所以可以由教师引导学生提出。 学生可能还有其他方案，教师可以和学生一起进行分 析评价。 ?分组实验 将学生分成功12组，每种方案都安排三个小组进行实验，拿出事先准备好的仪器，学生进行实验。实验主要器材如下。 说明:教师事先准备好十二组实验，可以提高课堂效率。对于学生提出 的新方案，可以安排学生课后进行操作。 ?数据处理:描轨迹的如何确定时间,如何判断水平方向是否是匀速运动, 在平抛运动的轨迹上，取纵坐标为h，4h，9h的点，由于竖直方向是自由落体运动，则从抛出点到这几点所用的时间应分别为t，2t，3t;如果水平方向是匀速运动，则则从抛出点到这几点的水平位移应分别是x，2x，3x。如下 图所示。数码相机拍照的则直接根据频闪间隔相等确定时 间。 ?交流评价 每种方案请一个小组汇报实验情况，另外两个小组可 进行补充。分析误差原因。 说明:学生常出现的问题是背景板放置不够竖直;槽口 末端没调水平;没有确定好抛出点;没有及时确定y轴等。 实验操作前没有提醒学生，目的是增强学生的体验，培养学 生的实验操作能力。出现失误的同学可以课后再做。 [探究结论] 平抛运动在水平方向是匀速直线运动。 3(小结提高 在日常生活中观察现象发现问题，则用实验的方法进行研究，是物理学研究中常经历的过程。今天我们再一次体验从问题开始，经历假设猜想、设计论证方案、实验探索，到发现规律的过程。在这过程中，我们不仅研究出了平抛物体的运动规律，而且我们体验到了对比实验的简便快捷，并再次运用“留迹法”和“连续体法”将瞬间的运动化为永恒。 八、作业设计 1(研究平抛运动的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨 迹，小方格的边长L=1.25cm，若小球在平抛运动途中的几个位 置如图a、b、c、d所示，如果小球在在竖直方向应是自由落体 运动，在水平方向是匀速直线运动;则小球平抛的初速度的计算 2式为v=________(用L、g表示)，其值是________ (取g=9.8m/s) 0 本题的目的:改变数据条件(抛出点未知)来培养学生的数据处理方法，深化学生对描本题的目的:改变数据条件(抛出点未知)来培养学生的数据处理方法，深化学生对描 轨迹法研究平抛运动的方法的理解。 轨迹法研究平抛运动的方法的理解。 2(某同学设计了一个研究平抛运动的实验。实验装置示意图如左图所示，A ,PP是一块平面木板，在其上等间隔地开凿出一组平行的插槽(左图中、00 ,dPP„„)，槽间距离均为。把覆盖复写纸的白纸铺贴在硬板B上。实验时依次将B板11 插入A板的各插槽中，每次让小球从斜轨的一同位置由静止释放。每打完一点后，把B d板插入后一槽中并同时向纸面内侧平移距离。实验得到小球在白纸上打下的若干痕迹点，如右图所示。 (1)实验前应对实验装置反复调节，直到_______________。每次让小球从同一位置由静止释放，是为了_____________________。 d(2)每次将B板向内侧平移距离，是为了______________________ 。 (3)在右图中绘出小球做平抛运动的轨迹。 本题的目的:改变实验方法，深化学生对平抛运动运动的理解。 3(利用课后时间，每位同学到实验室至少再做一组实验。 本题的目的:给学生充分的时间和空间来动手操作，培养学生的实验操作能力。 (高中物理必修二) 实验二:《探究功与速度变化的关系》教案 一、教学目标 1(知识与技能目标 (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 2(过程与方法目标 通过用纸带与打点计时器来探究功与物体速度相关量变化的关系，体验知识的探究 过程和物理学的研究方法。 3(情感态度与价值观目标 体会学习的快乐，激发学习的兴趣;通过亲身实践，树立“实践是检验真理的唯一 标准”的科学理念。 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、课时安排 1课时 四、教学过程 阅读教材，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，提出预案 (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， 学生实验，教师指导 教师适时提出问题，指导学生操作的技巧，针对问题，完善实验操作。 (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 ,x1的过程，选出清晰的纸带。记下点距相等后t=0.1s的位移m，求出小车获得的速度 ,x1v=10m/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 ,x,,x,,,,x23n别进行实验。记下各次实验中点距相等后t=0.1s的位移m,求出小车分别 v,v,,,v23n获得的速度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。 处理数据，得出规律 1、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)，记在自己设计的表格中。 2、记录数据的方式示例 222333W(J) V(m/s) V(m/s) V(m/s) 0 1 2 3 4 5 6 3作图分析 4(注意事项:根据实验过程思考。 (1)如何平衡摩擦力，平衡到什么程度，如何验证, (让木板有一个微小的倾角;使重力沿斜面向下的分力等于阻力;轻推小车使之匀 速运动。) (2)如何做到每根橡皮条的功都相等, (使橡皮条完全相同，且伸长量也一样。) (3)思考纸带上打点的分布情况，如何计算末速度, (打点之间的距离先增大后不变，通过不变的点间距求末速度。) (4)如何通过图像处理数据, (将图像做成直线，有利于判断物理量间的关系) (高中物理必修二) 实验三:《验证机械能守恒定律》教案 一、教学目标 1(知识与技能目标 (1)要弄清实验目的，本实验为验证性实验，目的是利用重物自由下落验证机械 能守恒定律; (2)要明确实验原理，掌握实验的操作方法与技巧、学会实验数据的采集与处理，能够进行实验误差的分析，从而使我们对机械能守恒定律的认识，不止停留在理论的推导上，而且还能够通过亲自操作和实际观测，从感性上增加认识，深化对机械能守恒定律的理解; (3)要明确织带选取及测量瞬时速度简单而准确的方法。 2(过程与方法目标 (1)通过学生自主学习，培养学生设计实验、采集数据，处理数据及实验误差分析的能力; (2)通过同学们的亲自操作和实际观测掌握实验的方法与技巧; (3)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; (4)通过实验过程使学生体验实验中理性思维的重要，既要动手，更要动脑。 3(情感态度与价值观目标 (1)通过实验及误差分析，培养学生实事求是的科学态度，激发学生对物理规律的探知欲; (2)使学生通过实验体会成功的乐趣与成就感，激发对物理世界的求知欲; (3)培养学生的团结合作精神和协作意识，敢于提出与别人不同的见解; (4)通过经历实验过程，体验科学实验过程的艰辛与喜悦，并乐于探索自然界的奥妙。 二、教学重点与难点 1(实验原理及方法的选择及掌握。 2(实验误差分析的方法。 三、教学用具 铁架台(带铁夹)、打点计时器、重锤(带纸带夹子)、纸带、导线、刻度尺、低压电源。 四、教学方法 预习设计――实验观察——数据处理——归纳总结。 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、课时安排 1课时 六、教学过程 (一)导入新课 上节课我们从理论上学习了机械能守恒定律，我们从定律内容及守恒条件上初步理解了机械能守恒定律，今天我们通过自己亲身实验从感性上对定律再做进一步的理解。 (二)进行新课 1、实验目的 结合教材整理预习学案提纲，对学生整理结果进行点评。(展示幻灯片)本实验属验证性实验，实验目的是利用重物自由下落的现象验证机械能守恒定律。 2、认识实验仪器:组装实验仪器、明确各个仪器的功能。(暂时不做，只是组装) 电磁式打点计时器电源应选择10V以下，火花式打点计时器应选择220V。打点计时器限位孔位置应为竖直。纸带的长度应在1m左右。(学生思考，后面回答) 3、理解实验原理 通过对物体自由下落运动的研究来验证机械能守恒定律的实验原理是:忽略空气阻力，自由下落的物体在运动过程中机械能守恒，即重物动能的增加量等于其重力势能的减少量。具体地说: (1)若以重物下落的起始点O为基准，设重物的质量为m，测出物体自起始点O下落距 2离h时的速度v，则在误差允许范围内，由计算得出?mV=mgh,机械能守恒定律即被验证。 (2)若以重物下落过程中的某一点A为基准，设重物的质量为m，测出物体对应于A点的速度，再测出物体由点下落?后经过点的速度，则在误差允许范围内，vAhBvA B 1122由计算得: ，机械能守恒定律即被验证。 mv,mv,mg,hBA22 4、掌握实验的方法与技巧 实验步骤(展示幻灯片) (1)把打点计时器固定在桌边的铁架台上 (2)把打点计时器接到交流低压电源上 (3)将纸带固定在重锤上 (4)将纸带穿过计时器,并将纸带提升到一定高度 (5)接通电源,然后释放纸带.断开电源,取下纸带 (6)更换纸带,重新进行同一要求的实验 (7)挑选点迹清晰的纸带研究,用毫米刻度尺测出距离,记录数据 (8)根据记录的数据进行有关计算并得出结论 (9)拆掉导线,归整器材 学生实验 实验前教师提示:打点计时器的使用 (1)电磁打点计时器应接4~6V交流电源，当交变电流的频率为50Hz时，打点周期为0.02s。 (2)为使打点的频率比较稳定，要求打点计时器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内调节，通过改变振动片的长度可调节它的固 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，且不能让它松动，否则将会出现漏点、双点等现象，还会对纸带产生过大的阻力。 (4)电火花计时器可直接接在220V交流电源上，注意采用双纸打点即可。 分组实验(只是实验，不进行数据处理) 问题讨论 问题1:本实验要不要测量物体的质量,分组讨论，得出结论。点拨思路，明确结论。(展示幻灯片) 111222验证机械能守恒定律的表达式: mv,mgh 和 中，式mv,mv,mg,hBA222 子两边均有重物的质量m，因而也可不具体测出m的大小，而将m保留在式子中。 问题2:对实验中获得的数条纸带应如何选取,分组讨论，得出结论，选取合适的纸带以备处理数据之用。 5、分两种情况加以说明: 12(1)用mv,mgh验证 这是以纸带上第一点(起始点)为基准点来验证机械能守恒2 定律的方法。由于第一点应是重物做自由落体运动开始下落的点，所以应选取点迹清晰且第1、2两点间的距离接近2mm的纸带。 1122(2)用验证 这是回避起始点，在纸带上选择后面的某两点验证mv,mv,mg,hBA22 机械能守恒定律的方法。由于重力势能的相对性，处理纸带时选择适当的点为基准点，势能的大小不必从起始点开始计算。这样，纸带上打出起始点后的第一个0.02s内的O 位移是否接近2mm，以及第一个点是否清晰也就无关紧要了。实验打出的任何一条纸带，只要后面的点迹清晰，都可以用于计算机械能是否守恒。 实验开始时如果不是用手提着纸带的上端，而是用夹子夹住纸带的上端，待开始打点后再松开夹子释放纸带，打点计时器打出的第一个点的点迹清晰，计算时从第一个计时点开始至某一点的机械能守恒，其误差也不会太大。回避第一个计时点的原因也包括实验时手提纸带的不稳定，使第一个计时点打出的点迹过大，从而使测量误差加大。 问题3:重物的速度怎样测量,结合教材介绍独立推导测量瞬时速度并得出结论。结论:做匀变速直线运动的纸带上某点的瞬时速度，等于与之相邻两点间的平均速度。对教材推导方法点评。(有否更简洁、直观的推导方法,)分组讨论可否变换一种思路进行推导，以使推导更简洁、直观) v，vAC如教材图所示，由于纸带做匀加速运动，故有A、C之间的平均速度: v,AC2 v vC v BvA v0 tO tt tC A B 又根据速度公式有:v=v+a?t，v=v+a?t， BACB v，vACv,v故有: v,v= v,v， 即: ， 从而: 。 v,ACBACBBB2 问题4:通过处理实验数据，可得出什么结论,自主对所选择的纸带进行测量、计算，得出结论。对学生得出的结论进行点评，提出问题5。 问题5:实验误差分析，提出问题，在得到的实验数据中，大部分同学得到的结论是，重物动能的增加量稍小于重力势能的减少量，即E,E。是怎么造成的呢,分组讨论，kp 得到结论。对学生讨论进行点拨。展示幻灯片。 (1)重物和纸带下落过程中要克服阻力，主要是纸带与计时器之间的摩擦力。 (2)计时器平面不在竖直方向，纸带平面与计时器平面不平行是阻力增大的原因。 (3)电磁打点计时器的阻力大于电火花计时器。由于阻力的存在，重物动能的增加量稍小于势能的减少量，即E,E kp 在实验中会不会出现，重物动能的增加量稍大于重力势能的减少量，即E>E的结kp论呢,分组讨论，得到结论。对学生讨论进行点拨。展示幻灯片。 交流电的频率不是50Hz也会带来误差。 f 若f,50Hz，由于速度值仍按频率为50Hz计算，频率的计算值比实际值偏小，周期值偏大，算得的速度值偏小，动能值也就偏小，使E的误差进一步加大。 ,Ekp 根据同样的道理，若f,50Hz，则可能出现E,E的结果。 kp 问题6:实验注意事项: (1)安装打点计时器时，必须使两纸带限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。 (2)应选用质量和密度较大的重物，可使摩擦阻力，空气阻力相对减小。 (3)实验时,必须先接通电源,让打点计时器工作正常后才能松开纸带让重锤下落 (4)本实验因不需要知道重物动能的具体数值,故不需要测出重物的质量m. (5)实际上重物和纸带下落过程中要克服阻力(主要是打点计时器的阻力)做功, 所以动能的增加量?E必定稍小于势能的减少量?E(电源频率为50Hz)。KP