高一物理匀变速直线运动的实验研究 教案

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1、一.教学内容：匀变速直线运动的实验研究二.学习目标：1、掌握研究匀变速直线运动的实验原理、步骤及注意事项。2、掌握运用“逐差法”和“图象法”求加速度的原理和方法。3、重点掌握纸带的处理方法。三.高考考点分析：匀变速直线运动实验规律的考查是高考的热点，这个实验在高考中可以和验证机械能守恒的实验及验证动量守恒实验相互综合，通过对于纸带的处理分析物体的运动情况，出题形式灵活多变，富于创新，凸显学生对于实验的理解能力，如2001年上海卷第17题。2001年北京卷第14题。四.重难点解析：1.实验原理（1）由纸带判断物体是否做匀

2、变速直线运动。设物体做匀变速直线运动，加速度是a，在各个连续相等的时间间隔T内的位移分别是、s2、s3……由运动公式可得：，即连续相等的时间间隔内的位移差相等。因此，要由纸带判断物体是否做匀变速直线运动，只要看纸带上时间间隔相等的连续相邻的计数点间的距离之差是否相等即可。（2）由纸带求物体运动加速度的方法：①逐差法：根据，求出、a2、a3，再算出a1、a2、a3的平均值，即为我们所求的匀变速直线运动物体的加速度。“逐差法”求加速度的目的是尽可能多地使用我们测量的数据s1、s2、s3…，以减小偶然误差。②图象法：根据匀变

3、速直线运动在某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，即；求出打第n个计数点时纸带的瞬时速度，再作出图象，图线的斜率即为匀变速直线运动物体的加速度。2.实验器材打点计时器，一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、电源。3.实验步骤（1）把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上，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，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行，然后把纸带穿过打点计时器，并把纸带的另一端固定

4、在小车的后面；（3）把小车停在打点计时器处，先接通电源，后释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一列小点，换上新纸带，重复实验三次。（4）从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开头一些比较密集的点子，在后边便于测量的地方找一个开始点来确定计数点，为了计算方便和减小误差，通常用连续五个打点作为一个计时时间单位，即t=0.1s。正确使用毫米刻度尺测量每相邻两计数点间的距离，并填入表中，用逐差法求出加速度，最后求其平均值；也可求出各计数点对应的瞬时速度，作出图象，求直线的斜率即物体运动的加速度。4.注意事项（1

5、）开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器。（2）先接通电源，计时器稳定工作后，再放开小车，当小车停止运动时及时断开电源。（3）要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞，当小车到达滑轮前及时用手按住它。（4）牵引小车的钩码个数要适当，以免加速度过大而使纸带上的点太少，或者加速度太小，而使各段位移无多大差别，从而使误差增大，加速度的大小以能在50cm长的纸带上清楚地取得六、七个计数点为宜。（5）要区别计时器打出的点与人为选取的计数点，一般在纸带上每隔五个点取一个计数点，即时间间隔为。5.逐差法求加速度由得又可得同理可得：加速度的平均

6、值为：本式也可这样理解：（也称一分为二法）为两连续相等时间间隔里的位移，其中时间间隔为3T。由△s=aT2得如果不用此法，而用相邻的各s值之差计算加速度再求平均值可得：比较可知，逐差法将纸带上s1到s6各实验数据都利用了，而后一种方法只用上了s1和s6两个实验数据，实验结果只受s1、s6两个数据影响，算出a的偶然误差较大。由图象求加速度。根据匀变速直线运动某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，即…，求出打第一、第二、第三…第n个计数点时纸带的瞬时速度，作出图象，求出图线的斜率即为匀变速物体的加速度。6.误差分析（

7、1）小车拉着纸带所做的加速运动中加速度不恒定，这样测量得到的加速度只能是所测量段的平均加速度。（2）纸带上计数点间距离测量带来偶然误差。（3）计数点间距离测量应从所标出的0、1、2、3…中0点开始，分别测出0~1，0~2，0~3…之间距离，然后计算0~1，1~2，2~3…间距离分别表示为s1，s2，s3…这样可以减小因测量带来的偶然误差。（4）数据处理时，有两种办法：①，…，…得②得比较两种方法，方法①中只用了s6、s1两段，两方法②中用了6段，前者误差较大。【典型例题】问题1：纸带问题处理的一般方法：例1.在测定匀变

8、速直线运动的加速度的实验中，打点计时器使用的交流电的频率为50Hz，记录小车做匀变速运动的纸带如图所示，在纸带上选择标为0~5的6个计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点没有画出；纸带旁并排放着带有最小刻度为毫米的刻度尺，零点跟“0”计数点对齐，由图可以读出1、3、5三个计数点跟“0”点的距离d1、d2、d3填入表格中。计算小车通