测匀变速运动的加速度+

实验探究“测匀变速直线运动的加速度”教学设计
上海市洋泾中学赵林泉
一、教学任务分析
本节内容是匀变速直线运动规律后，进一步学习利用DIS实验测加速度的多种设计方法，也为测重力加速度和牛顿第二定律的实验研究奠定了基础。

通过复习对“小车沿斜面下滑”过程的DIS实验专用软件测得v—t图像，求a，让学生进一步熟悉使用DIS的实验仪器。

然后根据匀加速直线运动的速度公式和位移公式，探索测加速度的不同设计方法，学习使用DIS实验的通用软件，利用光电门等仪器测加速度，比较不同方法测得加速度的差别，分析存在误差的原因，评价不同方案的优劣，通过实验研究，使学生在获得知识的同时，感受科学探究的过程与方法，发展抽象思维能力，学会应用DIS实验研究实际问题，促使学生形成乐于探究的情感。

二、教学目标
1、知识与技能：（1）学习根据匀变速直线运动的规律设计测加速度的不同方案。

（2）训练学生熟练使用DIS实验仪器，学会使用专用软件和通用软件。

2、过程与方法：（1）通过让学生设计多种测a的实验方案，设计实验步骤，培养发
散性思维和创造性思维能力，培养实验操作的能力。

（2）通过学生对实验数据的处理和分析，认识猜测假设，学习科学探究的方法。

3、情感、态度与价值观
（1）通过利用DIS实验测量物理量过程，体验数字化、信息化技术带来的革命性的变化，提高学习兴趣和探究欲望。

（2）通过实验探究，探索物理规律，学会分析评价，体验严谨认真的科学态度和团队协作的精神，感悟求真务实的科学精神。

三、教学重点与难点
重点：设计多种测加速度a的实验方案。

难点：利用DIS实验的通用软件测加速度。

四、教学资源
1、信息平台：基于校园网的教学平台—白板。

2、DIS实验：力学小车、导轨、位移传感器、光电门、数据采集器、计算机等。

五、教学思路
本节内容是匀变速直线运动规律后的一节设计型探究实验课，是根据实验目的，运用掌握的物理规律探索测加速度的不同理论方法，培养学生根据理论方法，设计方案，选用合适的实验方法，选择配套的实验器材，安排正确的实验步骤，设计科学的数据处理方法，
最后给予总结和评价。

在分析评价中，通过对一些物理量或测量仪器的比较，达到同中求异的目的，从而确定测量的物理量和需要的仪器。

设计实验，使用仪器，发展能力，是本节课的中心思想，通过这节课的学习，让学生体验理论和实践相合，培养学生发散性思维、创造性思维和实验操作的能力。

完成本设计的内容约需1课时。

六、教学流程
1、教学流程图
2、流程图说明 【活动Ⅰ】
（1
）学生分组实验，复习使用DIS 实验专用软件根据V-t 图像，求加速度a 。

即设计测加速度的实验方案（一）
实验器材：郎威DISLab 数据采集器、位移传感器、小车、力学轨道、支架、计算机
实验原理：利用V －t 图像的斜率 实验步骤：1、将位移传感器接收器固定在轨道的顶端，连接到数据采集器第一通道；将位移传感器发射器固定到小车上。

2、点击教材专用软件主界面上的实验条目“从v-t 图求加速度”打开该软件。

3、点击“开始记录”，将小车放到轨道顶端，
打开位移传感器发射器电源开关，使小车从轨道上滑下。

4、当获得的v-t 图线时，可点击“停止记录”，进入数据分析阶段。

5、拖动滚动条，将对应小车运动状态的v-t 图线置于显示区域中间，点击“选择区域”按钮，确定“开始点”和“结束点”，在v-t 图线上选择研究区域，即可获得该段v-t 图线对应的加速度值。

（2）思考讨论： 匀变速直线运动有哪些公式？试讨论利用这些公式还哪些求加速度的方法吗？as v v at t v s at
v v t t 2212
022
00=-+=+= s
v v a t t v s a t
v v a t t 2)(220
22
00
-=
-=-=
【活动II 】学习使用DIS 实验通用软件进行实验探究。

根据同一原理，利用不同实验仪器，测加速度a 。

（1）即设计测加速度的实验方案（二）
实验器材：计算机、光电门二个、小车、挡光片2cm 、数据采集器、力学轨道 实验原理：利用0
t V V a t
-=
实验步骤：1、将两只光电门传感器固定在力学轨道一侧，并将光电门分别接入数据采集器的第一 、第二通道；
2、将轨道的一端调高，小车上安装宽度为0.020m 的“I ”型挡光片，调整光电门的位置使小车及挡光片能够顺利通过并挡光；
3、打开“计算表格”窗口，点击“变量”，启用“挡光片经过两个光电门的时间”功能，软件默认为t12。

定义挡光片的宽度为“d ”，并输入默认数值0.020；
4、点击“开始”，令小车从轨道的高端下滑，使挡光片依次通过两光电门，则挡光片通过两只光电门传感器的时间t1、t2和经过两光电门的世界t12会记录在表格中；
5、使小车自轨道高端下滑，并注意每次起点均不同，重复测量多次；
6、在计算表格中“d ”后面点击“公式”→力学→速度→公式代码V1→确定→点d →点t1→确定→公式→力学→速度→公式代码V2→确定→点d →点t2→确定→公式→力学→加速度→确定→点击“V2”“V1”“t12” →确定→点击求平均计算出多次实验的平均值a
【活动III 】根据上述实验数据，让学生提出问题，并进行讨论分析。

问题1：根据表中方法1、2测得的加速度数值，不同组之间是否相同？试讨论分析其原因。

是否可用实验验证?
问题2：从表格数据看出，同一组采用不同实验方法，测得加速度a 不同，其原因是什么？哪一种方法更精确？还有其他的实验方案吗？ 【活动IV 】根据学生对问题的讨论方案进行分组实验探究。

（1）A01、A02、A03组：针对问题2利用学过的实验方法通过进行实验验证。

（2）A04、A05、A06 组：完成设计测加速度的实验方案（三）
实验器材：计算机、位移传感器、小车、数据采集器、力学轨道、支架。

实验原理：利用22S
a t
=
公式 实验步骤：1、安装斜面、连接数据采集器和位移传感器
2、点击教材专用软件→2.1变速直线运动S －t 图→放上小车→开始→静止释放上小车→停止记录
3、数据处理（注意：S ＝S 1－S 0）
4、多测几次取平均值
（3）B01、B02、B03组：完成设计测加速度的实验方案（四）
实验器材：计算机、光电门一个、小车、挡光片2cm 、数据采集器、力学轨道
实验原理：利用2
2t V a S
=
实验步骤：1、安装斜面、连接数据采集器和位移传感器
2、点击教材通用软件→计算表格→变量“d ”→默认数值“0.02”→确定→公式→力学→速度→确定→点d →点t1→确定→变量“S ” →确定→公式→自定义→公式代码改为“a ” →表达式“V*V/(2*S)” →确定→开始→从不同的位置静止释放小车→在表格中输入S 的值→结束→求平均值a
（4）B04、B05、B06组：完成设计测加速度的实验方案（五）
实验器材：计算机、光电门二个、小车、挡光片2cm 、数据采集器、力学轨道
实验原理：利用22
02t V V a S
-=
实验步骤：1、安装斜面、连接数据采集器和位移传感器
2、点击教材通用软件→计算表格→变量→挡光片经过两个光电门时间“√”→确定→变量“d ”→默认数值“0.02”→确定→公式→力学→速度→公式代码V1→确定→点d →点t1→确定→公式→力学→速度→公式代码V2→确定→点d →点t2→确定→变量“S ” →确定→公式→自定义→公式代码改为“a ” →表达式“（V2*V2－V1*V1）/(2*S)” →确定→开始→从不同的位置释放小车→在表格中输入S 的值→结束→求平均值a
小结：设计实验的“四性”
（1）科学性：科学的方案应有科学的理论依据及正确的方法。

（2）安全性：设计的方案实施时，应安全可靠，不会对仪器、器材等造成损害。

（3）精确性：实验误差应控制在允许范围之内，尽可能选择误差较小的方案。

（4）可操作性：设计方案应便于操作、读数，便于进行数据处理和观察。

【拓展创新】如何测自由落体运动的加速度？
【教学反思】
1．探究式学习是指学生围绕一定的问题、文本或材料，在教师的帮助和支持下，自主寻求或自主建构答案、意义、理解或信息的活动或过程。

本节课问题设置很合理，能够及时引导学生进一步思考，课堂气氛很活跃，学生参与程度大大提高。

每个学生都感到有话可说，有理可讲，在讨论中解决了问题，学到了知识，掌握了方法，注重科学探究，感悟到物理中的魅力。

2．发散思维又称求异思维，它是指一种沿着不同方向、不同角度思考，从多方面寻求多样性答案的展开性思维方式。

本节课通过利用DIS实验测加速度a的不同方案的探究，让学生体验理论和实践相合，培养学生发散性思维、创造性思维和实验操作的能力。