【正文】 （ 3）實驗時 ,必須先接通電源 ,讓打點計時器工作正常后才能松開紙帶讓重錘下落 （ 4）本實驗因不需要知道重物動能的具體數(shù)值 ,故不需要測出重物的質量 m. （ 5）實際上重物和紙帶下落過程中要克服阻力 (主要是打點計時器的阻力 )做功 , 所以動能的增加量△ EK必定稍小于勢能的減少量△ EP（電源頻率為 50Hz）。 問題 6：實驗注意事項： （ 1）安裝打點計時器時，必須使兩紙帶限位孔在同一豎直線上，以減小摩擦 阻力。 若 f＞ 50Hz，由于速度值仍按頻率為 50Hz 計算，頻率的計算值比實際值偏小，周期值偏大，算得的速度值偏小，動能值也就偏小，使 Ek＜ Ep的誤差進一步 t vC v v0 vA vB O tA tB tC 加大。展示幻燈片。由于阻力的存在，重物動能的增加量稍小于勢能 的減少量，即 Ek＜ Ep 在實驗中會不會出現(xiàn)，重物動能的增加量稍大于重力勢能的減少量，即 EkEp的結論呢？分組討論，得到結論。 （ 2）計時器平面不在豎直方向，紙帶平面與計時器平面不平行是阻力增大的原因。展示幻燈片。是怎么造成的呢？分組討論，得到結論。對學生得出的結論進行點評，提出問題 5。（有否更簡潔、直觀的推導方法？）分組討論可否變換一種思路進行推導，以使 推導更簡潔、直觀） 如教材圖所示，由于紙帶做勻加速運動，故有 A、 C 之間的平均速度： 2 CAAC vvv ?? 又根據(jù)速度公式有： vB=vA+a△ t， vC=vB+a△ t， 故有： vB－ vA= vC－ vB， 即： 2 CAB vvv ??， 從而： ACB vv ? 。 結論 ：做勻變速直線運動的紙帶上某點的瞬時速度，等于與之相鄰兩點間的平均速度?；乇艿谝粋€計時點的原因也包括實驗時手提紙帶的不穩(wěn)定，使第一個計時點打出的點跡過大，從而使測量誤差加大。實驗打出的任何一條紙帶，只要后面的點跡清晰，都可以用于計算機械能是否守恒。由于重力勢能的相對性，處理紙帶時選擇適當?shù)狞c為基準點，勢能的大小不必從起始點開始計算。由于第一點應是重物做自由落體運動開始下落的點 ，所以應選取點跡清晰且第 2兩點間的距離接近 2mm 的紙帶。 問題 2：對實驗中獲得的數(shù)條紙帶應如何選取？分組討論，得出結論，選取合適的紙帶以備處理數(shù)據(jù)之用。點撥思路，明確結論。 （ 4）電火花計時器可直接接在 220V 交流電源上，注意采用雙紙打點即可。振動片的長度可在一定范圍內調節(jié)，通過改變振動片的長度可調節(jié)它的固有頻率。 掌握實驗的方法與技巧 實驗步驟（展示幻燈片） （ 1）把打點計時器固定在桌邊的鐵架臺上 （ 2）把打點計時器接到交流低壓電源上 （ 3）將紙帶固定在重錘上 （ 4）將紙帶穿過計時器 ,并將紙帶提升到一定高度 （ 5）接通電源 ,然后釋放紙帶 .斷開電源 ,取下紙帶 （ 6）更換紙帶 ,重新進行同一要求的實驗 （ 7）挑選點跡清晰的紙帶研究 ,用毫米刻度尺測出距離 ,記錄數(shù)據(jù) （ 8）根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)進行有關計算并得出結論 （ 9）拆掉導線 ,歸整器材 學生實驗 實驗前教師提示：打點計時器的使用 （ 1）電磁打點計時器應接 4~6V 交流電源，當交變電流的頻率為 50Hz 時，打點周期為 。 mV2=mgh,機械能守恒定律即被驗證。（學生思考，后面回答） 理解實驗原理 通過對物體自由下落運動的研究來驗證機械能守恒定律的實驗原理是：忽略空氣阻力，自由下落的物體在運動過程中機械能守恒，即重物動能的增加量等于其重力勢能的減少量。打點計時器限位孔位置應為豎直。 認識實驗儀器： 組裝實驗儀器、明確各個儀器的功能。 （二）進行新課 實驗目的 結合教材整理預習學案提綱，對學生整理結果進行點評。 教師啟發(fā)、引導，學生自主閱讀、思考，親自動手實驗，并討論、交流學習成果。 三 、教學用具 鐵架臺（帶鐵夾）、打點計時器、重錘 （帶紙帶夾子）、紙帶、導線、刻度尺、低壓電源。 二 、教學重點 與難點 1．實驗原理及方法的選擇及掌握。 2．過程與方法目標 （ 1）通過學生自主學習，培養(yǎng)學生設計實驗、采集數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)及實驗誤差分析的能力； （ 2）通過同學們的親自操作和實際觀測掌握實驗的方法與技巧； （ 3） 通過對紙帶的處理過程培養(yǎng)學生獲取信息、處理信息的能力，體會處理問題的方法，領悟如何間接測一些不能直接測量的物理量的方法； （ 4） 通過實驗過 程使學生 體驗實驗中理性思維的重要，既要動手，更要動腦。） (3)思考紙帶上打點的分布情況，如何計算末速度？ （打點之間的距離先增大后不變，通過不變的點間距求末速度。 (1)如何平衡摩擦力，平衡到什么程度，如何驗證？ （讓木板有一個微小的傾角；使重力沿斜面向下的分力等于阻力；輕推小車使之勻速運動。 處理數(shù)據(jù)，得出規(guī)律 采集橡皮條 分別為一根、兩根??、六根時的數(shù)據(jù)（勻速運動階段，例如在 內的位移），記在自己設計的表格中。記下各次實驗中點距相等后 t= 的位移 nxxx ?????? 32 , m,求出小車分別獲得的速度 nvvv ???32, m/s。記下點距相等后 t= 的位移 1x? m，求出小車獲得的速度 v=10 1x? m/s。 ，將小車的前（或后）端拉到 A 點，接通電源，打點計時器打點，釋放小車，小車離開木板前適時使小車制動，斷開電源，取下紙帶。 ，調節(jié)木板的傾角，測量紙帶點距直到相等，表明恰好平衡摩擦力。（體現(xiàn)完善實驗的過程） （ 4）確立可操作實驗方案，設計合理的實驗步驟： ，然后在釘 有鋼釘?shù)拈L木板上，放好實驗小車。 （ 3）使木板略微傾斜，調節(jié)木板的傾角，經(jīng)檢驗恰好平衡摩擦力。應采用小車做勻速運動那一段的點距來計算速度。就要用到補償法。不均勻（不是勻加速）。調節(jié)木板的傾角，觀察紙帶的點距，直到點距相等，表明恰平衡摩擦力（若用氣墊導軌，調節(jié)導軌的傾角，若擋光條遮光的時間通過數(shù)字毫秒計顯示時間相等，即恰好平衡摩擦力）。 （ 1）小車運 動中會受到阻力，可以采用什么方法進行補償？ 可以采用平衡摩擦力的方法。 學生思考，提出預案 （ 1）學生提出多種設計預案，在課上展示設計的思路和方法： 課本方案、氣墊導軌加數(shù)字毫秒計方案、鐵架臺打點計時器自由落體方案等。 （ 2）數(shù)據(jù)處理方法：圖像法。歷 史上，庫侖應用類似的方法發(fā)現(xiàn)了著名的庫侖定律。雖為變力做功，但橡皮條做的功，隨著橡皮條數(shù)目的成倍增加功也成倍增加。 二 、教學重點 與難點 學習探究功與物體速度變化的關系的物理方法――倍增法，并會利用圖像法處理數(shù)據(jù)。 (高中物理 必修二 ) 實驗二 ：《 探究功與速度變化的關系 》教案 一、教學目標 1．知識與技能目標 （ 1） 會用打點計時器打下的紙帶計算物體運動的速度 ； （ 2） 學習利用物理圖像探究功與物體速度變化的關系 2．過程 與方法目標 通過用紙帶與打點計時器來探究功與物體速度 相關量變 化的關系，體驗知識的探究過程和物理學的研究方法。 本題的目的：改變實驗方法，深化學生對平拋運動運動的理解。 （ 3）在右圖中繪出小球做平拋運動的軌跡。每次讓小球從同一位置由靜止釋放，是為了 _____________________。實驗得到小球在白紙上打下的若干痕跡點，如右圖所示。實驗時依次將 B板插入 A板的各插槽中，每次讓小球從斜軌的一同位置由靜止釋放。 ?11PP ??），槽間距離均為 d 。出現(xiàn)失誤的同學可以課后再做。實驗裝置示意圖如左圖所示，A 是一塊平面木板，在其上等間隔地開鑿出一組平行的插槽（左圖中 ?00PP 、說明：學生常出現(xiàn)的問題是背景板放置不夠豎直；槽口末端沒調水平；沒有確定好拋出點；沒有及時確定 y 軸等。在這過程中，我們不僅研究出了平拋物體的運動規(guī)律，而且我們體驗到了對比實驗的簡便快捷，并再次運用“留跡法”和“連續(xù)體法”將瞬間的運動化為 永恒。 3．小結提高 在日常生活中觀察現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)問題，則用實驗的方法進行研究，是物理學研究中常經(jīng)歷的過程。分析誤差原因。對于學生提出的新方案，可以安排學生課后進行操作。學生可能還有其他方案，教師可以和學生一起進行分析評價。數(shù)碼相機 拍照的則直接根據(jù)頻閃間隔相等確定時間。 ⑤數(shù)據(jù)處理：描軌跡的如何確定時間？如何判斷水平方向是否是勻速運動？ 在平拋運動的軌跡上，取縱坐標為 h， 4h， 9h 的點，由于豎直方向是自由落體運動，則從拋出點到這幾點所用的時間應分別為 t， 2t， 3t；如果水平方向是勻速運動，則則從拋出點到這幾點的水平位移應分別是 x， 2x， 3x。 ④分組實驗 將學生分成功 12 組，每種方案都安排三個小組進行實驗，拿出事先準備好的儀器，學生進行實驗。 方案四：讓小球每次從斜槽上同一高度滑下，從末端水平拋出，用鉛筆描出小球經(jīng)過的位置，通過多次實驗，在豎直的背景方格紙上記錄了小球 所經(jīng)過的多個位置，連起來就得到小球做平拋運動的軌跡。 建議：在平軌跡后方應加一個方格背景，如圖所示。 方案二：讓小球從斜槽上滑下，從末端水平拋出，用數(shù)碼相機拍頻閃照片。 ③交流設計方案：設計同學介紹方案，其他同學進行質疑或提出改進建議。 Ⅰ .用以下器材設計一個對比實驗： 兩個完全相同的斜槽，一要規(guī)格相同的水平槽，兩個小球，兩個電磁鐵（含導線和電源）； Ⅱ .用以下器材設計一個或多個實驗來得到平拋運動的軌跡： 斜面小槽，小鋼球，粘了方格紙的木板，鉛筆，數(shù)碼照相機，帶水平噴嘴的瓶子，玻璃板。 ②選擇實驗器材，設計實驗方案 用幻燈展出可供選擇的實 驗器材： 說明：在驗證平拋運動在豎直方向是自由落體運動的教學過程中，讓學生參與儀器的設計探究過程，激發(fā)了學生實驗探究的動機和創(chuàng)造性思維的火花，培養(yǎng)了學生的設計探究能力和創(chuàng)新能力。設法通過實驗得到平拋運動的軌跡；在平拋運動的軌跡利用自由落體規(guī)律找到每隔相等時間物體所達到的位置。 定量測量實驗，測出做平拋運動的物體在幾段相等時間內的水平位移；依據(jù)水平位移是否相等來判斷猜想是否正確。 [實驗驗證 ] ①討論研究方向：可以通過對比實驗或定量測量實驗進行驗證。 [探究結論 ] 平拋運動在豎直方向應是自由落體運動。課堂上聽的方式最簡單易行，所以用聽的方式。 說明：教師提出這個問題，是充分發(fā)揮教師的主導作用，引導研究方向，掌控教 學進程，有利于課堂探究教學的順利開展。） 實驗操作：學生代表利用平拋運動和自由落體運動對比演示儀驗證猜想 ，如右圖所示。 啟發(fā)性問題：實驗的關鍵是要解決兩物體同時開始平拋運動和自由落體運動。 （ 2） 探究 平拋運動在豎直方向的運動規(guī)律 [提出問題 ] 如果將平拋運動視為水平方向的運動和豎直方向的運動的合運動，那么，平拋運動在豎直方向應是什么運動？ [分析猜想 ] 豎直方向受重力作用，應 是自由落體運動。 2．運