第一章 運動與力 學生實驗二 測運動物體的速度、加速度 牛頓第二定律的研究2

課題第一章運動與力學生實驗二（用氣墊導軌）測運動物體的速度、加速度*牛頓第二定律的研究1課時教學目標知識目標1.了解氣墊導軌測量速度和加速度的方法；2.理解加速度與作用力和物體質量的關系；3.了解控制變量的研究方法。能力目標1.學會使用氣墊導軌測量速度和加速度；2.通過對牛頓第二定律的研究，學會控制變量的研究方法；3.通過誤差分析，掌握科學研究對實驗數(shù)據(jù)處理的基本方法。情感目標1.通過實驗了解用控制變量法研究問題的科學方法；2.體會實事求是、科學嚴謹?shù)难芯繎B(tài)度。重點使用氣墊導軌測量速度及加速度的方法難點氣墊導軌儀器的操作教具多媒體展示系統(tǒng)主要教學過程學生活動教學過程設計一、檢查預習、引入課題實驗課前，教師應布置學生預習實驗二的內容，讓學生對實驗儀器、實驗原理、實驗數(shù)據(jù)的讀取及處理有初步的認識。直接引入：本節(jié)課我們將練習使用氣墊導軌來測量速度、加速度，驗證牛頓第二定律。二、實驗原理教師利用多媒體展示系統(tǒng)講解氣墊導軌的結構、工作原理及實驗數(shù)據(jù)處理方法。氣墊導軌是一種力學實驗儀器，它利用從導軌表面小孔噴出的空氣，使滑塊在導軌上懸浮起來，從而大大減小了滑塊運動時的摩擦力。選擇數(shù)字計時器上“計時1”的功能，當滑塊上的擋光片經(jīng)過光電門時，數(shù)字計時器的顯示窗口可以自動顯示出擋光片經(jīng)過兩個光電門的擋光時間Δt1和Δt2。于是，我們結合擋光片的寬度l可分別計算出滑塊經(jīng)過兩個光電門時的瞬時速度：再利用兩個光電門之間的距離s，即可求出滑塊在兩光電門之間的加速度a：如果有能力還可以做驗證牛頓第二定律的內容：（1）當物體的質量固定不變時，加速度的大小與其所受外力的大小成正比；（2）當物體所受外力的大小不變時，加速度的大小與其質量的大小成反比。按照課前分好的實驗小組坐好，準備動手實驗。三、實驗步驟（1）將氣墊導軌按教材圖1-66所示位置連接好，打開數(shù)字計時器的開頭，選擇“計數(shù)1”功能。調節(jié)兩個光電門之間的距離s≈0.60m；（2）打開氣源開關，給導軌送氣。把大滑塊輕輕地放在導軌上，調節(jié)導軌下部一側的底腳螺絲，使滑塊可以在導軌上保持靜止；（3）將擋光片安裝在大滑塊上，在導軌上嘗試讓滑塊經(jīng)過光電門，調節(jié)光電門的高度，使擋光片可以順利通過。輕輕地將滑塊從導軌的一端推向有滑輪的另一端，繼續(xù)調節(jié)導軌下部一側的底腳螺絲，使滑塊經(jīng)過兩個光電門的時間近似相等；（4）將大滑塊放在遠離滑輪的導軌一端，拴上細線，讓細線經(jīng)過滑輪后，掛上一個鉤碼。放開滑塊，讓其從靜止開始，在一個鉤碼的重力作用下做勻加速直線運動，分別經(jīng)過兩個光電門，要及時記下數(shù)字記時器的顯示窗口顯示的擋光時間Δt1和Δt2。共測三次。詢問教師大滑塊和擋光片、鉤碼的質量及擋光片的寬度l，將數(shù)據(jù)填入實驗表2-4；（5）在細線另一端掛上兩個鉤碼，讓其拉著大滑塊從靜止開始做勻加速直線運動，分別經(jīng)過兩個光電門，記下?lián)豕鈺r間Δt1和Δt2。共測三次，將數(shù)據(jù)填入實驗表2-5；（6）將擋光片從大滑塊上拆下，安裝在小滑塊上。在細線上掛一個鉤碼，讓其拉著小滑塊做勻加速直線運動，分別經(jīng)過兩個光電門，記下?lián)豕鈺r間Δt1和Δt2。共測三次，將數(shù)據(jù)填入實驗表2-6。注意事項：（1）不允許用濕手或其他堅硬物品觸碰導軌表面。未通氣時，不允許將滑塊放在導軌上。實驗完畢，應先將滑塊從導軌上取下，再關閉氣源。（2）要注意保護光電門，需要仔細調節(jié)其高度，不允許與擋光片發(fā)生擦碰。（3）要注意保護滑塊的內表面，不允許用手或其他堅硬物體觸碰。實驗中要輕拿輕放，嚴防碰傷變形，不許抓著擋光片將滑塊拿起，以防其松動、滑落。（4）鉤碼的質量要遠小于滑塊的質量。（5）在滑塊經(jīng)過第二個光電門后，要及時用手將其攔住，防止其撞擊滑輪、跌落或彈回。四、實驗數(shù)據(jù)記錄與分析對實驗表格里的數(shù)據(jù)進行計算，完成表格。如果相對誤差超過5％，需要重做相應部分的實驗。最后總結是否能得出以下結論：（1）當物體的質量固定不變時，加速度的大小與其所受外力的大小成正比；（2）當物體所受外力的大小不變時，加速度的大小與其質量的大小成反比。學生觀看學生動手實驗學生處理實驗數(shù)據(jù)隨堂練習思考題1．要想順利完成此實驗，需要幾位同學密切配合？各自負責什么工作？答：至少需要三位同學密切配合：一位是操作滑塊的；一位是讀數(shù)的；另一位是記錄數(shù)據(jù)的。2．本實驗的誤差主要產(chǎn)生在什么地方？答：誤差主要產(chǎn)生在鉤碼拖拽滑塊時