力学实验专题教案

力学实验专题教案

高中物理课堂教学教案 xx 年年 5 5 月 4 4 日课课题力学实验专题课课型复习课（第第 1 课时）年段高三授授课曹友炖教学目标知识与技能 1．知道打点计时器的原理及使用,掌握纸带的处理方法。

2．掌握利用控制变量法验证牛顿第二定律，能进行系统误差的分析。

3．掌握验证牛顿第二定律、探究动能定理和验证机械能守恒定律的实验原理。

4．能将课本中的实验原理、实验方法迁移到新的背景中，深刻理解物理概念和规律，并能灵活运用。

过程与方法 1．培养学生的实验拓展能力。

2．让学生掌握实验原理．对实验原理进行分析并加以迁移应用。

情感态度与价值观 1．利用实验激发学生学习兴趣。

2．通过实验拓展培养学生思维能力。

教学重难点难点教学重点 1．平衡摩擦力和牛顿第二定律实验中系统误差的分析。

2．课本中的实验原理。

教学难点 1．牛顿第二定律实验中系统误差的分析。

教学方法讲授、练习考纲要求物理《考试说明》中确定的力学实验有：研究匀变速直线运动、探究弹力和弹簧伸长的关系、验证力的平行四边形定则、验证牛顿运动定律、探究动能定理、验证机械能守恒定律。其中有四个实验与纸带的处理有关，可见力学实验部分应以纸带的处理，打点计时器的应用为核心来展开复习。近几年力学实验中与纸带处理相关的实验、力学创新实验是高考的热点内容，以分组或演示实验为背景，考查对实验方法的领悟情况、灵活运用学过的实验方法设计创新的实验是高考实验题的新趋势。要求考生能将课本中分组实验和演示实验的实验原理、实验方法迁移到新的背景中，深刻理解物理概念和规律，并能灵活运用，要求考生有较强的创新能力。

教教学活动动 [ 新课导入] 由高考物理中要求的力学实验中，研究匀变速直线运动、验证牛顿运动定律、探究动能定理、验证机械能守恒定律都使用到纸带，引入例题，说明纸带的应用。

[ 新课教学] （一）习题引入：

.在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中，用打点计时器记录纸带运动的时间。计时器所用电源的频率为 50Hz，图为一次实验得到的一条纸带，纸带上每相邻的两计数点间都有四个点未画出，按时间顺序取 0、1、2、3、4、5 六个计数点，用米尺量出 1、2、3、4、5 点到 0 点的距离如图所示（单位：cm）。由纸带可判断物体做运动，由数据计算可得计数点 4 所代表时刻的即时速度大小v 4 ＝________m／s，小车的加速度大小 a＝ m／s 2 。（保留三位有效数字）规律总结--------纸带的三大应用 1．判定物体运动的性质。

2．测定第 n 点的瞬时速度。

3．测定作匀变速直线运动物体的加速度。

一般用逐差法求加速度。将如上图所示的连续相等时间间隔T内的位移IS、IIS、IIIS、IVS、VS、VIS 分成两组，利用2aT s ? ?

可得：213TS SaI IV?? 、223TS SaII V?? 、233TS SaIII VI?? ，再算出的1a 、2a 、3a 平均值，即：33 2 1a a aa? ?? 就是所测定作匀变速直线运动物体的加速度。若为奇数组数据则将中间一组去掉，然后再将数据分组利用逐差法求解。

（二）动力学三个实验用到纸带，分别说明实验原理学学生活动

验证牛顿第二定律 F = ___ 探究动能定理验证机械能守恒定律mgh A – mgh B = 1．课堂演练：在验证牛顿运动定律实验中实验装置如图所示，有一位同学通过实验作出如右图所示，试分析：

①A 图线不通过坐标原点的原因是什么？②A 图线上部弯曲的原因是什么？系统误差分析①用砂和砂桶的总重量代替小车受到的拉力。由牛顿第二定律可知，由于砂桶也在做匀加速运动，因此砂和砂桶的总重量肯定大于小车受到的实际拉力。可以推导出结论：只有在小车的总质量 M 远大于砂和砂桶的总质量 m 时，才能使该系统误差足够小。

②没有考虑摩擦阻力的作用。应该用平衡摩擦力的方法来消除系统误差。

2．创新训练：在探究“加速度与物体受力的关系”实验 A．按图中所示 ___好实验装置； B．调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下做匀速运动； C．取下细绳和砝码盘，记下砝码盘中砝码的质量 m； D．先接通电源，再放开小车，打出一条纸带，由纸带求得小车的加速度 a；按上述方案做实验，是否要求砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量?__________（填“是”或“否”）。

3．思维拓展：如图所示，利用打点计时器测量小车沿斜面下滑时所受阻力，小车在斜面上下滑时打出的一段纸带如图所示，其中 O 为小车开始运动时打出的点，设在mM打点计时纸2 22121A Bmv mv ?2 22 11 12 2W mv mv ? ?

斜面上运动时所受阻力恒定。

(1)已知打点计时器使用的交流电频率为 50 Hz，由纸带数据分析可知小车下滑的加速度 a＝________ m/s 2 ，打 E 点时小车速度v E ＝________ m/s(均取 2 位有效数字)。

(2)为了求出小车在下滑过程中所受的阻力，可运用牛顿运动定律或动能定理求解，在这两种方案中除知道小车下滑的加速度 a、打E 点时速度 v E 、小车质量 m、重力加速度 g 外，利用米尺、三

角板还需要测量哪些物理量，列出阻力的表达式，方案一：需要测量的物理量__________________，阻力的表达式(用字母表

示)_________________；方案二：需要测量的物理量

_________________，阻力的表达式(用字母表

示)__________________。

4．思维拓展：某同学利用图甲所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律。物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上(尚未到达滑轮处)。从纸带上便于测量的点开始，每 5 个点取 1 个计数点，相邻计数点间的距离如图乙所示。打点计时器电源的频率为 50 Hz。

(1)通过分析纸带数据，可判断物块在两相邻计数点____和

_________之间某时刻开始减速。

(2)计数点 5 对应的速度大小为____ m/s，计数点 6 对应的速度大小为_________ m/s。(保留三位有效数字) (3)物块减速运动过程中加速度的大小

为 a=___ m/s2，若用来计算物块与桌面间的动摩擦因数(g 为重力加速度)，则计算结果比动摩擦因数的真实值_________ (选填“偏大”或“偏小”)。