《匀变速直线运动的实验探究》
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高中物理《匀变速直线运动的实验探究》每课一练一、选择题1.利用打点计时器测定物体的匀变速直线运动的加速度时,在纸带上打出一系列的点.设相邻的计数点之间的距离分别为s1、s2、s3、s4、s5、s6,相邻的计数点之间的时间间隔为T,则下列关系式中误差最小的是()A.a=(s2-s1)/T2B.a=(s4-s1)/3T2C.a=[(s3-s1)+(s4-s2)]/4T2D.a=[(s4-s1)+(s5-s2)+(s6-s3)]/9T2解析:逐差法的优点是即考虑到每一个数据,应用时也是均等的,每个数据用且只用一次.答案:D2.打点计时器打出的纸带,每6个点为一组编号,对相邻两个编号间的时间间隔判断正确的是()A.相邻两个编号间的时间间隔为0.02sB.相邻两个编号间的时间间隔为0.10sC.相邻两个编号间的时间间隔为0.12sD.相邻两个编号间的时间间隔为0.60s答案:B3.打点计时器打出的某张纸带上的点不清晰,可能是因为以下的哪个原因()A.通的是直流电B.没有用复写纸C.点针过长D.点针稍短答案:D4.通过观察某次运动所拍摄的频闪照片,发现照片上相邻物点间的距离先增大,后减小,下列对物体所做运动的情况的判断正确的是()A.物体当时一定做匀速运动B.物体当时可能做匀速运动C.物体是先加速,再减速运动D.物体是先减速,再加速运动解析:频闪照相时相邻两物点间的时间间隔是相等的,所以当相邻两个点间的距离加大时,物体当时一定是在做加速运动;而后来间距减小则表示物体做减速运动.答案:C二、非选择题5.电磁打点计时器是一种使用_______电源的_______仪器,其工作电压是_______V,当频率为50Hz时,它每隔_______s打一次点.答案:低压交流计时4~60.026.图3—12所示为用频率为50Hz的打点计时器“测定匀加速直线运动的加速度”时得到的一条纸带,测出AB=2.0cm,CD=3.6cm.则运动物体的加速度a=_________m/s2.图3—12解析:根据=s2-s1=at2可得a=(s3-s1)/2t2=[(0.036—0.028)/(2×0.022)]m/s2=10m/s2.答案:10.07.在“研究物体的匀变速直线运动的加速度”的实验中,打点计时器使用的电源频率为50Hz,如图3—13,在小车带动的纸带上记录下一系列的点,在每相邻的两个点之间都有四个点未画出,按先后顺序取为0、1、2、3、4、5六个点,用刻度尺量出1、2、3、4、5点到0点的距离分别是8.81cm,16.08cm,21.87cm,26.16cm,28.94cm,由此可知,小车做__________运动,物体的加速度为__________m/s2,方向为由_________指向________.图3—13解析:根据=0.0151m=恒量,可知物体做匀减速直线运动.其加速度为a=/t2=(0.0151/0.12)m/s2=1.51m/s2.因打点计时器先打的是0点,再打其他点,所以纸带向0点方向运动,因减速,加速度与速度方向相反,所以加速度方向由0指向5.答案:匀减速直线。
匀变速直线运动的实验探究一、实验目的使用打点计时器测定匀变速直线运动的加速度二、实验原理1.判断物体是否做匀变速直线运动物体在各个连续相等时间T里的位移分别是s1、s2、s3…,若满足s2-s1=s3-s2=s4-s3=……则物体做匀变速直线运动2.若物体做匀变速直线运动,设加速度为a,则△s=s2-s1=s3-s2=s4-s3=aT2(可证明)由上式还可得到s4-s1=(s4-s3)+(s3-s2)+(s2-s1)=3aT2,同理有s5-s2=s6-s3=……3a T2,可见,测出各段位移s1、s2…即可求出再算出a1、a2……的平均值,就是我们所要测定的匀变速直线运动的加速度三、实验器材电火花计时器或电磁打点计时器,一端附有滑轮的长木板,小车,纸带,刻度尺,导线,电源,钩码,细绳四、实验步骤(1)按教材39页图3-13所示,把附有滑轮的长木板放在实验桌上,并使滑轮伸处桌面把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端,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。
把纸带穿过打点计时器限位孔,并把纸带的一端固定在小车的后面(3)把小车停在靠近打点计时器处,先接通电源后,后放开小车,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。
为了测量方便和减小误差,通常不用每打一次点的时间作为时间的单位,而用每打五次点的时间作为时间的单位,就是T=0.02×5=0.1s在选好的开始点下面标明A,在第六点下面标明B,在第十一点下面标明C在第十六点下面标明D,….点A、B、C、D……叫做计数点,如图所示。
两个相邻计数点间的距离分别是s1、s2、s3六、数据处理及结论测出六段位移s1、s2、s3、s4、s5、s6的长度,把测量结果填入下表T=0.1s计数点位移s/m 位移差1234562从数据中可知:在误差允许范围内,物体匀变速直线运动(1)若物体是做匀变速直线运动,则(2)若物体不是做匀变速直线运动,请进行误差分析七、误差分析。
匀变速直线运动实验报告匀变速直线运动实验报告一、实验目的本次实验的目的是通过观察和记录匀变速直线运动的物体在不同时间下的位移和速度变化,探究匀变速直线运动的规律,并验证运动学中的相关理论。
二、实验器材与原理1. 实验器材:直线轨道、小车、计时器、测量尺、速度计、电池等。
2. 实验原理:匀变速直线运动是指物体在相等时间间隔内,位移的增量不断增大,速度的变化量也在不断增大的运动。
根据运动学的相关理论,匀变速直线运动的位移与时间的平方成正比,速度与时间成正比。
三、实验步骤1. 将直线轨道放置在水平桌面上,并确保其平整度。
2. 将小车放置在轨道上,并确保其能够自由滑动。
3. 使用测量尺测量轨道的长度,并记录下来。
4. 将计时器设置为手动模式,并准备好进行实验的计时。
5. 将小车推动到轨道的一端,并在计时器启动后,用力将小车推动,使其沿轨道做匀变速直线运动。
6. 当小车到达轨道的另一端时,立即停止计时器,并记录下用时。
7. 使用速度计测量小车在不同时间点的速度,并记录下来。
四、实验数据处理与分析1. 根据实验步骤中记录的数据,计算小车在不同时间下的位移,并绘制位移-时间图像。
2. 根据实验步骤中记录的数据,计算小车在不同时间下的速度,并绘制速度-时间图像。
3. 分析位移-时间图像和速度-时间图像的特征,探究匀变速直线运动的规律。
4. 根据实验数据和分析结果,验证运动学中的相关理论。
五、实验结果与结论通过实验数据处理与分析,我们得到了位移-时间图像和速度-时间图像。
位移-时间图像呈现出一条平滑的曲线,且曲线的斜率逐渐增大,表明小车的位移随时间的增加而增大。
速度-时间图像呈现出一条直线,且斜率保持恒定,表明小车的速度在匀速增加。
根据实验结果和分析,我们可以得出以下结论:1. 匀变速直线运动的位移与时间的平方成正比。
2. 匀变速直线运动的速度与时间成正比。
3. 实验结果验证了运动学中的相关理论。
六、实验误差分析在实验过程中,可能存在一些误差,影响了实验结果的准确性。
初三物理《匀变速直线运动的实验探究》优秀教案设计。
而优秀的教案设计,则成为了帮助学生清晰掌握探究匀变速直线运动实验中实验步骤和数据分析的关键所在。
接下来,通过对一个初三物理匀变速直线运动实验探究的教案进行分析,来看一下优秀教案设计的具体内容。
一、教学目标的确定初三匀变速直线运动实验教案的目标一般包括数学、物理、思维三个方面,其中,数学目标主要围绕了解匀变速运动的基本定义和计算公式,例如:匀加速和不匀加速运动的分析方法;物理目标则包括了初步认识物体做匀变速直线运动的基本特征和规律,例如:学习如何利用影象记录物体的运动过程;思维目标则主要体现在培养学生的实验设计与数据分析的能力上,例如:学习如何推测物体在不同时间内的位置变化趋势。
二、教学内容的编排1.匀变速直线运动的实验原理需要让学生了解匀变速直线运动的基本定义和计算公式,让他们明确实验原理,明白影象和文字记录的意义。
2.实验器材和实验步骤教师应该根据实验的环境和学生的实际情况,选择不同的实验器材,并展示器材如何设置和使用。
同时,需要让学生了解实验步骤及实验中碰到的问题。
3.实验数据的收集和记录接下来,学生需要根据实验步骤,用影象或残影记录物体在不同时间内的位置变化趋势,同时记录关键数据。
教师可以根据学生的实际情况,逐步加深难度,进行数据整理和分析。
4.计算分析则需要让学生利用计算公式,将实验数据转换为图像,进一步分析物体的运动特点,提高对物体运动规律的认识。
三、教学方法的选择在教学过程中,教师应该灵活运用各种教学方法,如板书、演示、展示、探究和讨论等。
对于初学者来说,应以疏导思路、引导发现为主,增强实验的实际性和操作性。
对于学习较深的学生,则可要求其自主探究问题,利用成果展示等形式进行交流。
四、教学评价的方式针对这样一个教学方案,教师可以选择多种不同的教学评价方法,如笔试、口试、小组讨论等。
其中,笔试可以用来评价学生对于书本知识的掌握程度;口试则可以更直接地反映学生掌握物理思想和实验能力的情况。
探究匀变速直线运动规律的实验1. 引言大家好,今天我们要来聊聊匀变速直线运动,这可是物理课上一个既神秘又有趣的话题!你知道吗?生活中随处可见的运动,其实都藏着不少秘密呢!从小轿车的加速,到篮球飞翔的轨迹,都是匀变速运动的例子。
听上去是不是有点复杂?别担心,我们就像一杯奶茶,慢慢来,分层品尝!2. 实验准备2.1. 实验器材首先,咱们得准备一些基本的实验器材。
你需要一个斜面,几块木板,和一些小球,比如乒乓球。
记得还要准备一个秒表和卷尺,没这些可就没法玩了哦!想象一下,斜面就像是小朋友的滑滑梯,球球从上面滚下来,速度可是越来越快的,嘿嘿,想想就兴奋!2.2. 实验步骤接下来,咱们开始动手实验吧!先把斜面架好,确保它稳稳的。
然后,把小球放在斜面顶端,准备好秒表,注意,心里默念“三、二、一,GO!”小球一落下,秒表立刻开始计时。
你会发现,球的速度越来越快,像是脱缰的野马,真是让人激动得不行啊!记得每隔一段时间就记录一下时间和位置,这可是搞懂规律的关键哦!3. 数据分析3.1. 结果观察实验完毕,数据收集可不能马虎。
你会发现,每次球下滑的时间和位置都有一定的规律,简直是像打麻将一样,有牌可打!将这些数据整理成表格,然后用图表来展示,这样一来,直观又容易理解。
慢慢分析,你会发现,球的速度是线性增加的,嘿,难道这就是匀变速运动的真谛?3.2. 规律总结最后,我们要总结一下这次实验的结果。
根据数据,可以得出结论:在同样的条件下,物体在重力的作用下,会以恒定的加速度运动。
这就好比你坐在过山车上,刚开始的时候慢慢爬升,接着就飞速下滑,肾上腺素飙升,让你心跳加速,感觉无比刺激!所以说,匀变速直线运动,真的是让人耳目一新的发现。
4. 结尾今天的探究之旅就到这里啦!通过实验,我们不仅了解了匀变速直线运动的规律,还体验到了科学的魅力。
下次再看到汽车飞驰而过,或是小球在斜面上滚动时,想想今天的实验,心中一定会有一种“原来如此”的感慨。
《匀变速直线运动的实验探究》(课时为2学时,这是第1学时——通过实验探究匀变速直线运动)一.学习任务分析1.教材的地位和作用匀变速直线运动是最简单、最具代表性的变速运动,匀变速直线运动的规律是高中物理运动学中的重要内容。
在《普通高中物理课程标准》共同必修模块“物理1”中涉及本节的内容有:⑴经历匀变速直线运动的实验研究过程,理解位移、速度和加速度,了解匀变速直线运动的规律,体会实验在发现自然规律中的作用。
⑵用打点计时器、频闪照相或其他实验方法研究匀变速直线运动。
这就要求学生会用打点计时器或频闪照相等方法研究匀变速直线运动,判断物体的运动状态并计算加速度,强调让学生经历实验探究过程。
2.学习的主要任务:本节的学习任务类型是综合型。
在知识上要会判断物体的运动状态并计算加速度;在技能上要求能设计和操作实验,会测定相关物理量;体验性上要求经历探究活动、尝试解决问题方法、体验发现规律过程,体会科学研究方法——等量替换、图象法的应用。
3.教学重点和难点:重点:①.启发学生自主探究:提出问题,分析问题,解决问题。
②.如何由纸带判断物体的运动状态并计算加速度。
难点:引导学生在猜想的基础上进行实验设计,提出可行的实验方案、完成实验并得出实验结果。
二.学习者情况分析在学习这一内容之前,所教的学生已经掌握了加速度、位移、瞬时速度、平均速度、等概念、各个物理量间的关系和相应的计算公式。
通过初中阶段对物理的学习,学生对物理学的研究方法已有初步的了解,已具备一定的实验操作技能,初步具备进行探究性学习的能力,即能在一定的程度上进行自主学习与合作探究。
在非智力因素方面,学生学习积极主动,对学习物理有较浓厚兴趣;有较强的好奇心和求知欲,乐于探究自然界的奥秘;敢于坚持正确观点,勇于修正错误;喜欢和同龄人一起学习,有将自己的见解与他人交流的愿望,具有团队精神。
三.教学目标分析根据上述对学习任务和学习者情况的分析,确定本节课教学目标如下:1、知识与技能:⑴简要地知道打点计时器的构造和工作原理,能正确使用打点计时器。
⑵会分析打点计时器打出的纸带,能根据纸带正确判断物体的运动情况,并计算加速度。
2、过程与方法:⑴经历匀变速直线运动的实验探究过程。
⑵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。
3、情感态度与价值观:⑴通过对实验的设计,培养积极主动思考问题的习惯,并锻炼思维的全面性、准确性和逻辑性。
⑵培养学生在科学研究中尊重实验事实的科学态度。
⑶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。
四.教材处理与教学策略在教材处理上把匀变速直线运动的实验探究分为两个学时。
第一学时主要的任务是:利用打点计时器研究匀变速直线运动;第二学时主要的任务是:结合误差产生的原因及如何减少误差来详细介绍打点计时器的原理和结构、利用频闪照相研究匀变速直线运动以及如何求瞬时速度等知识。
本节课是第一学时,主要采用以下的教学策略:1.自主学习与合作探究让学生分组(实验时2人一组、讨论时4人一组)进行探究实验。
学生在自主学习中,通过对认知活动进行自我监控,并及时作出相应的调整。
小组、小组间的合作探究可以同时培养学生的合作精神和竞争意识,让不同层次的学生都能有所作为,有所收获。
教师的策略是宏观调控整体教学进度,微观放活学生局部学习进程,让学生的学习有组织、有步骤地进行。
2.现代教学手段与启发式在课堂中采用多媒体课件作为辅助手段,启发引导学生,帮助学生建立形象直观的认识,调动学生学习的积极性,有效地提高学习效率。
五.教学资源1、学生实验器材:电火花打点计时器、纸带、轨道及其配套小车、重锤、铁架台、交流电源、钩码若干、刻度尺、细绳。
2、演示器材:多媒体设备、课件。
六.教学设计(一).引入新课:教师:在前面大家学习了直线运动,直线运动的形式多种多样,有匀速、变速、匀变速等。
我们着重分析了匀变速直线运动的规律,大家能不能举几个你生活中见到的匀变速直线运动的例子。
在学生举例的过程中引导学生对所举的例子进行讨论:究竟是不是匀变速直线运动?预测学生讨论后举出例子和结论的可能是:例子:①汽车(火车、自行车等)在启动加速(或紧急刹车)时②物体在下落时③小孩子在滑滑梯时④物体在上坡(下坡)时结论:上述物体是在作变速直线运动,但是还无法确定它们是否作匀变速直线运动。
说明:让学生展示对匀变速直线运动已有的经验认识,并引导学生注意观察身边的物理现象,体会到物理知识就在我们身边,感悟物理规律研究的价值。
学生在回答时可能有正确的、也有错误的答案,教师不能简单地加以肯定或否定,而要积极引导学生进行讨论与思考,鼓励学生勇于提出不同看法和意见,让学生在否定之否定中迸发出思维的火花,提高思维能力。
同时热烈的讨论和辩论过程能激起发学生的学习兴趣。
(二).提出问题并进行初步分析教师:我们要如何判断一个作变速直线运动(加速或减速)的物体是否在作匀变速直线运动?预测 学生有代表性的回答可能有以下几种:(教师在学生分析的过程中板书归纳。
) 要看这个物体在运动过程中的加速度是否恒定不变(也就是在相同的时间内看速度的改变量是否相等)。
① 由tv v a t 0-=可知,我们必须多次测量出物体在不同间段内的初速度0v 、末速度t v 以及所用的时间,算出加速度给予比较。
初速度0v 和末速度t v 的测量方法:我们可采用瞬时速度约等于在很短的时间(位移)内的平均速度的方法,利用ts v ΔΔ=求出初速度0v 和末速度t v ,因此就需要我们测量出物体在运动过程中较短时间内的位移和通过这段位移所用的时间;② 由=2021at t s v ==可知,我们如果让运动的物体的初速度为0,则221at s =,即22ts a = ,因此只要测量出初速度为0的运动物体的位移和所用的时间后加予比较,看运动物体的位移和所用的时间的平方是否成正比就行(或求出加速度)。
③根据教材38页习题8的结论可知,只要比较运动物体在各个连续的相等的时间T 内的位移差是否相等即可。
说明:这个过程着重于进行理论分析,是让学生进行探究的起点,要让学生有较充分的时间进行讨论和思考;教师在这个过程中要积极引导学生进行反思,在反思中不断地发现问题、解决问题;对于遇到的问题和困难如何进一步研究下去,这要让学生自己体会,让学生从中体验成功与失败的快乐。
以下着重讨论方法①引导学生学会用极限的方法进行研究。
㈢.深入分析,寻找解决问题的方法:1.深入分析问题教师:那么、同学们有什么样的方法可以求出物体在较短时间内的位移和通过这段位移所用的时间。
学生分组讨论后得出的结论可能是: 由ts v ΔΔ=可知,如果t Δ很小在这段时间t Δ内的平均速度就很接近某一时刻的瞬时速度,而且t Δ越小,对运动的描述就越精确。
时间t Δ可以用秒表测量,但是由于人本身存在反应时间的问题,无法精确测出较短的时间t Δ;位移可用刻度尺进行测量,但是物体运动过程中在较短的时间t Δ所处的位置难以精确标明。
教师:那么如何来提供一个足够小的,持续的时间间隔t 呢?教师启发学生利用课本41页迷你实验室,模拟打点计时器。
让两个学生表演:一个学生用手拖动一条纸带在水平桌面上向前移动,同时让另一个同学用一枝笔(打包笔、位置固定)每0.5秒(全班同学一起喊数时)在纸带上点一个点,在纸带上面留下了一些点。
让学生讨论后明确:纸带运动情况和手是一样的,每相邻的两个点的时间间隔是0.5秒,间距代表手在0.5秒内运动的位移,通过分析点的情况,就可以了解拖动纸带的手的运动情况。
教师:为了获得更加均匀(更加短暂)的时间间隔t Δ,我们可以利用一些仪器,如电火花打点计时器。
说明:让学生在困惑中寻找出路,有利于培养学生克服困难的精神。
利用课本41页迷你实验室,模拟打点计时器,可以让学生较为快捷、简要地理解地打点计时器的原理,有利于减少学生理解上的难度,从而把更多的时间和精力用来进行实验探究。
2.简要地演示并介绍电火花打点计时器使用方法教师利用课件和实物投影仪演示、介绍(同时让学生观察实物)电火花打点计时器使用方法和使用时应该注意的事项。
说明:这一节课只要求学生会使用打点计时器,而对火花打点计时器的原理和结构不作深入的介绍,第二课时再结合如何减小实验误差、电磁打点计时器以及频闪照相等知识进行学习。
把电火花打点计时器的具体原理放在下一节课进行讲解。
3.学生练习使用打点计时器让学生用手拖动纸带,练习使用打点计时器,并讨论如何利用纸带判断手的运动情况。
说明:目的在让学生能够较为熟练地使用打点计时器,初步掌握分析纸带的方法。
(三).探究匀变速直线运动1.设计实验方案教师引导学生设计实验方案来判断哪些作变速运动的物体作了是匀变速直线运动。
让学生以小组为单位设计探究方案:包括使用哪些实验器材,如何进行操作等?(要求学生把设计的方案简要地写在纸上)。
教师巡视给予必要的指导和帮助。
……选择较有代表性方案的小组派代表上台简要叙述本组设计的方案(用实物投影仪把学生写在纸上的方案投影出来),让全班同学进行交流。
大家在互相启发、补充的过程中形成较为完善的方案。
预测 学生设计的实验方案可能是:方案一:用电火花打点计时器、纸带、轨道及其配套小车、交流电源、钩码、刻度尺、细绳等器材研究小车在钩码拉动的情况下,在倾斜轨道上的向下运动的情况。
方案二:用电火花打点计时器、纸带、轨道及其配套小车、交流电源、钩码、刻度尺、细绳等器材研究小车在倾斜轨道上的向上运动的情况。
方案三:用电火花打点计时器、纸带、重锤、铁架台、交流电源、刻度尺等器材研究重锤在下落时的运动情况。
说明: ①.在学生交流讨论实验设计的方案中,要有较充分的时间让他们对各种方案阐述自己的观点,反思方案中的问题,同时教师要参与学生的讨论分析,启发引导学生形成较为完善的实验方案。
②.同时应注意有些学生可能有别的方案,要鼓励和认真对待,在课堂时间不足的情况下,可在课外指导学生去探究。
2、进行实验探究让各组的学生参考自己设计的方案在上述三个方案中选择一个进行实验探究。
讨论并确定实验的具体步骤和注意事项后进行汇报。
用课件显示实验的具体步骤和注意事项。
学生以小组为单位,分工合作进行实验探究(要求每组进行两次实验)。
教师巡视,注意学生仪器使用是否得当,必要时给予指导。
说明:师生共同确定实验的具体步骤和注意事项,并用课件给予显示,有助于学生较为规范地完成实验,并能有效地减小误差。
3、分析和处理数据让学生选择实验效果较好(即打出的点迹较清晰)的纸带,利用纸带上的信息初步判断研究对象的运动形式,并讨论如何处理纸带上的信息,从而求出加速度的值来具体判定物体的运动形式。
教师引导学生从减小误差的角度加以考虑。
预测 学生的分析可能如下:如果以纸带上相邻的两个点为计数点,两点间的时间间隔为0.02秒, 由ts v Δ=可知,t Δ越小时在这段时间t Δ内的平均速度就很接近内某一时刻的瞬时速度;但同时这两点间的间距也就较小,用刻度尺测量位移时会带来较大的误差,因此我们经常选取计数点加以研究,师生共同确定相隔6个点取为1个计数点,即每相邻两个计数点的时间间隔为0.1秒。