物體速度、加速度的測量教學設計.doc

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物體速度、加速度的測量教學設計 實驗名稱：物體速度、加速度的測量 1 目的 1）學會使用氣墊導軌和數(shù)字毫秒計。 2）掌握測量速度和加速度。 2 儀器 氣墊導軌、滑塊，數(shù)字毫秒計，彈簧。 3 實驗原理 3.1速度和加速度的測量 物體作直線運動時，如果在△t時間間隔內，通過的位移為△x，則物體在△t的時間間隔內的平均速度V為： （1） 當△t趨近于零時，平均速度的極限值就是該時刻（或是該位置）的瞬時速度。 當滑塊在氣墊導軌上運動時，通過測量滑塊上的檔光板經過光電門的檔光時間△t和測量檔光板的寬度△x（見圖2-1）。即可求出滑塊在△t時間內的平均速度v。由于檔光板寬度比較窄，可以把平均速度近似地看成滑塊通過光電門的瞬時速度。檔光板愈窄，相應的△t就愈小，平均速度就更為準確地反映滑塊在經過光電門位置時的瞬時速度。 在水平的氣軌上的滑塊，如果受到水平方向的恒力作 用，則滑塊在氣軌上作勻加速度運動，分別測量滑塊通過 兩個光電門時的初速度和末速度，并測出兩個光電 門的間距S，則滑塊的加速度a為： (2) 在水平的氣軌的傾斜度調節(jié)螺絲下面，墊進墊塊。 圖 2-1 擋光板 如圖2-2所示，使導軌傾斜，滑塊在斜面上所受的合力為mgSinα 是一個常量，因此，滑塊作加速度直線運動，即： （3） 式中L為導軌地腳螺絲間的距離，h為墊塊的厚度。由（2）（3）兩式可得： （4） 圖2-2 氣墊導軌示意圖 4 教學內容 4.1.1接通數(shù)字毫秒計 1）將數(shù)字毫秒計開關打開，顯示屏上顯示“P”，表示數(shù)字毫秒計處于待測狀態(tài)。 2）將輸入選擇鍵置于白熾燈，光電門上的小燈珠亮。 3）將功能/修改鍵置于。 4）將時標/預置鍵置于0.1ms ( 即顯示屏上的左邊第1位)。 5）用鉛筆桿對任一光電門作短暫擋光，毫秒計開始計時，顯示屏上左邊第1位出現(xiàn)“一”桿，若再檔一下光，毫秒計就顯示數(shù)據(jù)，表示毫秒計光電系統(tǒng)正常工作。 6）按復位鍵進行更換測量方式。然后重新選用功能/修改鍵設定儀器測量方式。 4.1.2調節(jié)氣墊導軌水平 1）滑塊靜止判斷法：通氣后將滑塊置于導軌上的任何位置，若滑塊都能靜止不動（或基本上不動），則可認為導軌已調平，否則，繼續(xù)調單腳螺絲，直到水平為止。 2）滑塊運動判斷法：將功能/修改鍵置于方式，滑塊插上空心檔光板，讓運動的滑塊以一定速度先后通過相距約50cm的兩個光電門，若毫秒計上，顯示的兩個時間兩近似相等，則可認為導軌已調水平，否則要繼續(xù)調節(jié)螺旋，直到水平為止。 3）調水平后，在導軌的一端墊上一塊厚1.00cm的墊塊，使導軌傾斜。 4）調整光電門的位置。將光電門置于標尺100.00cm處，置于標尺的50.00cm處，使。 5）讓滑塊從導軌的高端自由滑下，測出滑塊經過第一個光電門和第二個光電門的檔光時間和。（用空心檔光片，擋光片的寬度為。）重復測量8次，并確定滑塊經過兩光電門位置的速度、加速度及其不確定度。 6）把墊塊換到導軌的另一端，按照步驟5再測，兩次取平均值。 7）用（4）式計算重力加速度。 5 實驗教學組織及教學要求 講解原理，測量要求，測量的注意事項； 讓學生自行操作； 檢查數(shù)據(jù)，并要求整理。 6 實驗教學的重點與難點 重點：掌握測量速度和加速度的方法。 難點：氣墊導軌的水平調節(jié)。 7 實驗中容易出現(xiàn)的問題 1）水平調節(jié)，有時候是氣墊導軌的問題。 2）光電門易不擋光，主要是因燈泡的光沒有對準接收光管。 3）滑塊漂不起來，可能是氣孔賭塞，就要通孔。 特別注意：還沒有通氣時不要把滑塊放在導軌上，同時做完實驗要把滑塊從導軌上取下。 8 實驗參考數(shù)據(jù) 表1 t1(s) t2(s) t1(s)(墊塊在另一端) t2(s)(另一端) Δx(cm) S(cm) h(cm) L(cm) 0.0255 0.0375 0.0306 0.0440 1.00 50.00 1.00 135.00 0.0255 0.0377 0.0306 0.0442 0.0256 0.0378 0.0306 0.0445 0.0255 0.0383 0.0308 0.0440 0.0254 0.0380 0.0305 0.0443 0.0255 0.0380 0.0307 0.0446 0.0254 0.0381 0.0306 0.0439 0.0254 0.0381 0.0305 0.0441 表2 t1(s) t2(s) t1(s)(墊塊在另一端) t2(s)(另一端) Δx(cm) S(cm) h(cm) L(cm) 0.0280 0.0414 0.0287 0.0443 1.00 50.00 1.00 135.00 0.0280 0.0421 0.0283 0.0436 0.0282 0.0424 0.0281 0.0439 0.0280 0.0418 0.0288 0.0436 0.0280 0.0415 0.0284 0.0436 0.0281 0.0415 0.0286 0.0438 9實驗結果檢查方法 墊塊在兩端的數(shù)據(jù)應該盡量接近。 10課堂實驗預習檢查題目 實驗目的，實驗原理，實驗內容及步驟，注意事項，記錄數(shù)據(jù)表格。 11思考題