32匀变速直线运动的实验探究教案2（鲁科版必修1）

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1、3.2匀变速直线运动的实验探究教案2【教学目标】（1）知道打点计时器的构造和工作原理，并能正确使用打点计时器。（2）能根据打点计时器打出的纸带，正确判断物体的运动情况。（3）能分析实验小误差产生的原因。（4）通过实验，判断物体是否做匀变速直线运动。（5）通过实验，培养学生的动手能力，分析和处理实验数据的能力。（6）培养学生在科学研究中尊重实验事实的科学态度。（7）通过共同探讨和实验，让学生感受探究过程的开放性与协作性。【教学重点、难点】重点：怎样利用纸带分析加速度。v.—v难点：用公式_计算相邻段加速度的值时，怎样计算瞬时速度％。I【教具】1、学生实验器材：打点计时器

2、、长木板、纸带、小车、低压交流电源、垫块（垫在长木板—端，使长木板形成斜面）、导线若T•等。2、演示器材：投影仪。教学过程一、导入课题：本章第一节从加速度的定义出发，推导出匀变速直线运动的规律。我们怎么判断一个物体的运动是不是匀变速直线运动呢？仅凭观察是很难做出准确判断，需要通过测量和分析才能得出正确的结论。直接测量物体的加速度或速度在技术上比较复朵，木节我们将尝试通过测量物体运动的时间饿和位移，再经过计算或作图判断物体是否做匀变速直线运动。二、计吋器的工作原理常用的计吋器有打点计吋器和电火花计吋器两类，是用来记录吋间吋间的仪器。（1）打点计时器是一种使用低压交流电源

3、的计时器,（如上左图）其工作电压为4~6V。当电源频率为50IIz,它每隔0.02s打一个点。把纸带穿过限位孔，再把套在轴上的复写纸片压在纸带上而，通电麻，在线圈和永久磁铁的作用下，振片便振动起来，位于振片一端的振针就跟着上下振动起来，当物体拖着纸带运动时，振针就在纸带上打出一系列的点，这些点记录了运动物体的位置，也记录了发生这些位移所用的吋间。这就为我们定量地研究物体的运动情况捉供了方便。（2）电火花计时器是利用火花放电在纸带上打岀小孔，从而显示岀电迹的计时器（如上右图）使用时，墨粉纸盘轴上，并夹在两条纸带Z间，接通220V交流电源，按下脉冲输出开关，计时器发出的脉

4、冲电流经接正相的放电计、墨粉纸盘到负相的纸盘轴，产生火花放电,于是在运动的纸带1上就打出一列电迹，电源频率50Hz时，它每隔0.02s打一个点。三、纸带求匀速直线运动的加速度的方法（1）逐差法：如下左图所示，根据軌一年=甌一蜀十令一码十野—fit=aT11+<1*7^+dT/2=3o7^,同理，务-畸=吊一碍=免俨这样利用歩、岭可以求出&5餌三个加速度值，再•条十①十5算出％吗的平均值*=3,即为：我们所求匀变速直线运动物体的加速度。“逐差法”求加速度的冃的是尽可能多地使用测量的数据与％牛以减小偶然误差。（2）v-t图象法：根据匀变速肓线运动某段时间中间时刻的瞬时速度

5、等于这段时间内的平均速度，即％—，求出打出第n个计数点时纸带的瞬时速度如上右图所示，再作Hiv-t图象，图线的斜率即为匀变速直线运动物体的加速度a.四、频闪照相我们不仅可以通过打点计时器得到记录小车运动的时间和位移信息的纸带，事实上述有许多获取这些信息的方法。比如频闪照相的方法。如图4所示是小球向下加速滚动的频闪照片和物体自由落体运动的频闪照片。IH24-Ihinaitnaw«n由陪体运动试找出频闪照相与打点计时器实验的相似的地方。相似之处：频闪灯的闪光频率相当于打点计时器交流电的频率，相同时间间隔出现的影像则相当于打点计时器答岀的点子,所以与打点的纸带一样，运动物体

6、的频闪照片既记录了物体运动的时间信息，又记录了物体运动的位移信息。可以用同样的方法求加速度。五、例题解析例1在研究匀变速直线运动规律的实验中，小车拖车纸带运动，每秒打点50次的打点计时器打出的纸带如下图所示,选出A、B、C、D、E共5个计树点,每相邻两点间4个实验点（图中未lEil-li）o以A点为起点量出的到各点计数点的位移，已经在图上，求：（1）AE段的平均速度；（2）C点的瞬时速度；（3）小车运动的加速度肌27o解析：（1）AE段的瞬吋速度由公式*.根据题意，AE段的位移"=7・41尸・九，所用时间t二0.Is,则:-*■s^g7.6x10"*.Atml«*=0

7、.19jw/sf.0.4（2）C点是AE段的时间中点，对匀变速直线运动来水，C点的瞬时速度等于该段的平均速度，所以⑶根据上图所示，有：与=%"&诃％与齐==LSxILmj令=C5.4-3.4)xl0-®m=2.tkl0r*»n=«^=(7.6-5.4>10^>»=2_2k1(T®mAB、BC、CD、DE各段所用时间T=0.Is,由可得:a=—r==0.2m/sro.r说明：此题目屮各计数点间相邻位移差恰好相等，如果不相等，则应该利用逐差法刊・氏=20『,求得匀由民■号二纽尸求得%再由；=3+殆）/2求得加速度的平均值。