第一章 運(yùn)動(dòng)與力 學(xué)生實(shí)驗(yàn)二 測運(yùn)動(dòng)物體的速度、加速度 牛頓第二定律的研究2

課題第一章運(yùn)動(dòng)與力學(xué)生實(shí)驗(yàn)二（用氣墊導(dǎo)軌）測運(yùn)動(dòng)物體的速度、加速度*牛頓第二定律的研究1課時(shí)教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1.了解氣墊導(dǎo)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(zhì)量的關(guān)系；3.了解控制變量的研究方法。能力目標(biāo)1.學(xué)會(huì)使用氣墊導(dǎo)軌測量速度和加速度；2.通過對(duì)牛頓第二定律的研究，學(xué)會(huì)控制變量的研究方法；3.通過誤差分析，掌握科學(xué)研究對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的基本方法。情感目標(biāo)1.通過實(shí)驗(yàn)了解用控制變量法研究問題的科學(xué)方法；2.體會(huì)實(shí)事求是、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯繎B(tài)度。重點(diǎn)使用氣墊導(dǎo)軌測量速度及加速度的方法難點(diǎn)氣墊導(dǎo)軌儀器的操作教具多媒體展示系統(tǒng)主要教學(xué)過程學(xué)生活動(dòng)教學(xué)過程設(shè)計(jì)一、檢查預(yù)習(xí)、引入課題實(shí)驗(yàn)課前，教師應(yīng)布置學(xué)生預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)二的內(nèi)容，讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的讀取及處理有初步的認(rèn)識(shí)。直接引入：本節(jié)課我們將練習(xí)使用氣墊導(dǎo)軌來測量速度、加速度，驗(yàn)證牛頓第二定律。二、實(shí)驗(yàn)原理教師利用多媒體展示系統(tǒng)講解氣墊導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)、工作原理及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法。氣墊導(dǎo)軌是一種力學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，它利用從導(dǎo)軌表面小孔噴出的空氣，使滑塊在導(dǎo)軌上懸浮起來，從而大大減小了滑塊運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力。選擇數(shù)字計(jì)時(shí)器上“計(jì)時(shí)1”的功能，當(dāng)滑塊上的擋光片經(jīng)過光電門時(shí)，數(shù)字計(jì)時(shí)器的顯示窗口可以自動(dòng)顯示出擋光片經(jīng)過兩個(gè)光電門的擋光時(shí)間Δt1和Δt2。于是，我們結(jié)合擋光片的寬度l可分別計(jì)算出滑塊經(jīng)過兩個(gè)光電門時(shí)的瞬時(shí)速度：再利用兩個(gè)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(yàn)證牛頓第二定律的內(nèi)容：（1）當(dāng)物體的質(zhì)量固定不變時(shí)，加速度的大小與其所受外力的大小成正比；（2）當(dāng)物體所受外力的大小不變時(shí)，加速度的大小與其質(zhì)量的大小成反比。按照課前分好的實(shí)驗(yàn)小組坐好，準(zhǔn)備動(dòng)手實(shí)驗(yàn)。三、實(shí)驗(yàn)步驟（1）將氣墊導(dǎo)軌按教材圖1-66所示位置連接好，打開數(shù)字計(jì)時(shí)器的開頭，選擇“計(jì)數(shù)1”功能。調(diào)節(jié)兩個(gè)光電門之間的距離s≈0.60m；（2）打開氣源開關(guān)，給導(dǎo)軌送氣。把大滑塊輕輕地放在導(dǎo)軌上，調(diào)節(jié)導(dǎo)軌下部一側(cè)的底腳螺絲，使滑塊可以在導(dǎo)軌上保持靜止；（3）將擋光片安裝在大滑塊上，在導(dǎo)軌上嘗試讓滑塊經(jīng)過光電門，調(diào)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(dǎo)軌的一端推向有滑輪的另一端，繼續(xù)調(diào)節(jié)導(dǎo)軌下部一側(cè)的底腳螺絲，使滑塊經(jīng)過兩個(gè)光電門的時(shí)間近似相等；（4）將大滑塊放在遠(yuǎn)離滑輪的導(dǎo)軌一端，拴上細(xì)線，讓細(xì)線經(jīng)過滑輪后，掛上一個(gè)鉤碼。放開滑塊，讓其從靜止開始，在一個(gè)鉤碼的重力作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，分別經(jīng)過兩個(gè)光電門，要及時(shí)記下數(shù)字記時(shí)器的顯示窗口顯示的擋光時(shí)間Δt1和Δt2。共測三次。詢問教師大滑塊和擋光片、鉤碼的質(zhì)量及擋光片的寬度l，將數(shù)據(jù)填入實(shí)驗(yàn)表2-4；（5）在細(xì)線另一端掛上兩個(gè)鉤碼，讓其拉著大滑塊從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，分別經(jīng)過兩個(gè)光電門，記下?lián)豕鈺r(shí)間Δt1和Δt2。共測三次，將數(shù)據(jù)填入實(shí)驗(yàn)表2-5；（6）將擋光片從大滑塊上拆下，安裝在小滑塊上。在細(xì)線上掛一個(gè)鉤碼，讓其拉著小滑塊做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，分別經(jīng)過兩個(gè)光電門，記下?lián)豕鈺r(shí)間Δt1和Δt2。共測三次，將數(shù)據(jù)填入實(shí)驗(yàn)表2-6。注意事項(xiàng)：（1）不允許用濕手或其他堅(jiān)硬物品觸碰導(dǎo)軌表面。未通氣時(shí)，不允許將滑塊放在導(dǎo)軌上。實(shí)驗(yàn)完畢，應(yīng)先將滑塊從導(dǎo)軌上取下，再關(guān)閉氣源。（2）要注意保護(hù)光電門，需要仔細(xì)調(diào)節(jié)其高度，不允許與擋光片發(fā)生擦碰。（3）要注意保護(hù)滑塊的內(nèi)表面，不允許用手或其他堅(jiān)硬物體觸碰。實(shí)驗(yàn)中要輕拿輕放，嚴(yán)防碰傷變形，不許抓著擋光片將滑塊拿起，以防其松動(dòng)、滑落。（4）鉤碼的質(zhì)量要遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量。（5）在滑塊經(jīng)過第二個(gè)光電門后，要及時(shí)用手將其攔住，防止其撞擊滑輪、跌落或彈回。四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與分析對(duì)實(shí)驗(yàn)表格里的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，完成表格。如果相對(duì)誤差超過5％，需要重做相應(yīng)部分的實(shí)驗(yàn)。最后總結(jié)是否能得出以下結(jié)論：（1）當(dāng)物體的質(zhì)量固定不變時(shí)，加速度的大小與其所受外力的大小成正比；（2）當(dāng)物體所受外力的大小不變時(shí)，加速度的大小與其質(zhì)量的大小成反比。學(xué)生觀看學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)學(xué)生處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)隨堂練習(xí)思考題1．要想順利完成此實(shí)驗(yàn)，需要幾位同學(xué)密切配合？各自負(fù)責(zé)什么工作？答：至少需要三位同學(xué)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(shí)驗(yàn)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(shí)