有关匀变速直线运动习题的实验的问题

请完成以下两小题.Ⅰ.在做“研究匀变速直线运动”的实验时,某同学得
练习题及答案
请完成以下两小题.Ⅰ.在做“研究匀变速直线运动”的实验时,某同学得到一条用打点计时器打下的纸带,如图所示,并在其上取了A、B、C、D、E、F等6个计数点,(每相邻两个计数点间还有4个打点计时器打下的点,本图中没有画出)打点计时器接的是“220V、50Hz”的交变电流.如图,他把一把毫米刻度尺放在纸带上,其零刻度和计数点A对齐,求:(1)打点计时器在打B、C、D、E各点时物体的瞬时速度如下表:
0.25m/s则vD=______m/s.(2)根据(1)中得到的数据,试在图中所给的坐标系中,画出v-t图象,并从中可得出物体的加速度a=______m/s2.(3)如果当时电网中交变电流的频率是f=49Hz,而做实验的同学并不知道,那么由此引起的系统误差将使加速度的测量值比实际值偏______.Ⅱ.某同学欲设计一个电路,自制一台电子秤,通过查阅资料发现电子秤的主要部件为一个压敏电阻,没有压力时阻值为20Ω,允许通过的最大电流为0.5A,现有下列器材:压敏电阻、质量为m0的砝码、电流表、滑动变阻器、干电池各一个、开关及导线若干、待测物体(可置于压敏电阻的受压面上).请完成对该物体质量的测量.A.直流电源:电动势约4.5V,内阻很小;B.电流表A1:量程0~0.6A,内阻0.125Ω;C.电流表A2:量程0~3.0A,内阻0.025Ω;D.滑动变阻器R1:最大阻值10Ω;E.滑动变阻器R2:最大阻值50Ω;F.开关、导线等.(1)在可供选择的器材中,应该选用的电流表是______,应该选用的滑动变阻器是______.(2)根据所选器材设计一个电路,用来描绘压敏电阻的电流随压力变化的关系图象,要求压敏电阻两端电压调节范围尽可能大,在方框中画出完成的测量电路,并根据设计的电路图连接实物图,如图所示;(3)请说明具体的测量步骤.
题型:问答题难度:中档来源:山东模拟
所属题型:问答题
试题难度系数:中档
答案(找答案上)
Ⅰ(1)由图读出CE=4.10cm,T=0.1s,则vD=CE2T≈0.21m/s  (2)先描点,再连线,画出直线.在直线上取相距较远的两点,读出坐标,求出斜率k=0.43m/s2,则加速度为0.43m/s2.  (3)电源频率减小,周期增大,实际中△x增大,而计算时仍原来的周期0.02s,由a=△xT2算出的测量值比实际值偏大.Ⅱ(1)由于压敏电阻允许通过的最大电流为0.5A,则电流表量程选0-0.6A,故电流表选A1,题目要求压敏电阻两端电压调节范围尽可能大,故滑动变阻器采用分压接法,则滑动变阻器选R1.  (2)如图1所示.  (3)①调节滑动变阻器,使通过压敏电阻的电流为某一数值;       ②保持滑片位置不动,在压敏电阻上方放一砝码,读出此时电流表的示数;       ③不断增加砝码个数,分别读出电流表对应的电流值;       ④建立m-I坐标系,根据记录数据进行描点,用平滑的曲线连接,让尽可能多的点落在这条曲线上;       ⑤根据物体放在压敏电阻上所对应的电流值,对应图象读出该物体的质量.故本题答案是:Ⅰ.(1)0.21 m/s;(2)图象如表1(作出的图象为直线);a=0.43m/s2;                  (3)大Ⅱ.(1)A1,R1.(2)如图2所示.(3)①调节滑动变阻器,使通过压敏电阻的电流为某一数值;     ②保持滑片位置不动,在压敏电阻上方放一砝码,读出此时电流表的示数;     ③不断增加砝码个数,分别读出电流表对应的电流值;     ④建立m-I坐标系,根据记录数据进行描点,用平滑的曲线连接,让尽可能多的点落在这条曲线上;     ⑤根据物体放在压敏电阻上所对应的电流值,对应图象读出该物体的质量.
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高中三年级物理试题“请完成以下两小题.Ⅰ.在做“研究匀变速直线运动”的实验时,某同学得”旨在考查同学们对
打点计时器、
实验:探究小车速度随时间变化的规律、
实验:伏安法测电阻、
传感器的应用、
……等知识点的掌握情况,关于物理的核心考点解析如下:
此练习题为精华试题,现在没时间做?,以后再看。
根据试题考点,只列出了部分最相关的知识点,更多知识点请访问。
考点名称:
1、打点计时器:是一种测量时间的工具。如果运动物体带动的纸带通过打点计时器,在纸带上打下的点就记录了物体运动的时间,纸带上的点也相应的表示出了运动物体在不同时刻的位置。研究纸带上的各点间的间隔,就可分析物体的运动状况。
2、电磁打点计时器:是一种记录运动物体在一定时间内发生的位移的计时仪器,它使用交流电源,由学生电源供电,工作电压在6V以下,当电源的频率是50Hz时,它每隔0.02s打一个点,通电前把纸带穿过限位孔,再把套在轴上的复写纸片压在纸带的上面,接通电源后,在线圈和永久磁铁的作用下,振片便振动起来,带动其上的振针上下振动。这时,如果纸带运动,振针就通过复写纸在纸带上留下一行小点。如果把纸带跟运动的物体连在一起,即由物体带动纸带一起运动,纸带上各点之间的距离就表示相应时间间隔中物体的位移。
3、电火花计时器的原理与电磁打点计时器:电火花计时器的原理与电磁打点计时器类似,这种计时器工作时,纸带运动受到的阻力比较小,实验误差也就比较小。
打点计时器:
(1)作用:计时仪器,当电源频率为50Hz时,每隔0.02s打一次点。
(2)工作条件:①电磁打点计时器:4V~6V交流电源。②电火花打点计时器:220V交流电源。
(3)纸带上点的意义:①表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置。                                    ②通过研究纸带上各点之间的间隔,可以判断物体的运动情况。                                    ③可以利用纸带上打出的点来确定计数点间的时间间隔。
利用纸带判断物体运动状态的方法:
(1)沿直线运动的物体在连续相等时间内不同时刻的速度分别为v1、v2、v3、v4、…,若v2-v1=v3-v2=v4-v3=…,则说明物体在相等时间内速度的增量相等,由此说明物体在做匀变速直线运动,即a====…
(2)沿直线运动的物体在连续相等时间内的位移分别为x1,x2,x3,x4…,若Δx=x2-x1=x3-x2=x4-x3=…,则说明物体在做匀变速直线运动,且Δx=.aT2。
速度、加速度的求解方法:
(1)即vn=,如图所示:
(2)由纸带求物体运动的加速度①逐差法:即根据x4-x1=x5-x2=x6-x3=3aT2(T为相邻两计数点间的时间间隔),求出a1=、a2=、a3=,再算出a1、a2、a3的平均值即为物体运动的加速度:==.。②图象法:即先根据vn=求出多个点的瞬时速度,后作出v-t图象,图象的斜率即为物体运动的加速度。
考点名称:
实验目的:1、练习使用打点计时器,学习利用打上点的纸带研究物体的运动。2、学习用打点计时器测定即时速度和加速度。
实验原理:1、打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器,它每隔0.02s打一次点(由于电源频率是50Hz),因此纸带上的点就表示了和纸带相连的运动物体在不同时刻的位置,研究纸带上点之间的间隔,就可以了解物体运动的情况。2、由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法:如图所示,0、1、2……为时间间隔相等的各计数点,s1、s2、s3、……为相邻两计数点间的距离,若△s=s2-s1=s3-s2=……=恒量,即若连续相等的时间间隔内的位移之差为恒量,则与纸带相连的物体的运动为匀变速直线运动。
3、由纸带求物体运动加速度的方法:①用“逐差法”求加速度:即根据s4-s1=s5-s2=s6-s3=3aT2(T为相邻两计数点间的时间间隔)求出a1=、a2=、a3=,再算出a1、a2、a3。②用v-t图法:即先根据vn=求出打第n点时纸带的瞬时速度,后作出v-t图线,图线的斜率即为物体运动的加速度。
实验器材:小车,细绳,钩码,一端附有定滑轮的长木板,打点计时器,低压交流电源,导线两根,纸带,米尺。
实验步骤:1、把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面,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,如图所示;
2、把一条细绳拴在小车上,细绳跨过滑轮,并在细绳的另一端挂上合适的钩码,试放手后,小车能在长木板上平稳地加速滑行一段距离,把纸带穿过打点计时器,并把它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,再放开小车,让小车运动,打点计时器就在纸带上打下一系列的点,取下纸带,换上新纸带,重复实验三次;4、选择一条比较理想的纸带,舍掉开头的比较密集的点子,确定好计数始点0,标明计数点,正确使用毫米刻度尺测量两点间的距离,用逐差法求出加速度值,最后求其平均值。也可求出各计数点对应的速度,作v-t图线,求得直线的斜率即为物体运动的加速度。
注意事项:1、开始释放小车时,应使小车靠近打点计时器。2、应该先接通电源,再释放小车,当小车到达滑轮前及时用手按住。3、先断开电源,再取下纸带。4、对于电磁打点计时器,如打出的点较轻或是短线时,应调整振针距复写纸的高度。5、选择一条理想的纸带,是指纸带上的点迹清晰,适当舍弃点密集部分,适当选取计数点(注意计数点与计时点的区别),弄清楚所选的时间间隔T等于(n-1)t。6、每打好一条纸带,将定位轴上的复写纸换个位置,以保证打点清晰(注意此项只对于电磁打点计时器才适用)。7、不要分段测量各段位移,应一次测出各计数点与0计数点的距离,再逐个计算x1、x2、x3…,读数时应估读到0.1mm。8、尽可能保证小车做匀加速直线运动的方法是:      ①细绳尽可能与板面保持平行;      ②滑轮和车轮灵活;      ③长木板表面粗糙程度、纸带与打点计时器之间的摩擦基本保持一致。
考点名称:
伏安法测电阻:实验原理: 欧姆定律。因此只要用电压表测出电阻两端的电压,用安培表测出通过电流,用R=U/I即可得到阻值。 伏安法测电阻的两种接法: 1、电流表外接法:在电压表的内阻远远大于Rx时,使用(此时I0≈0); 2、电流表内接法:在电流表的内阻远远小于Rx时,使用(此时V0≈0)。3、当待测电阻阻值与电压表、电流表的阻值相差不多时,可根据:RARV&Rx2时,采用电流表外接法;当RARV<Rx2时,采用电流表内接法来确定。(口决:“大内小外”,即内接法适合测大电阻结果偏大,外接法适合测小电阻测量结果偏小) 4、如果不知道Rx,RV,RA的阻值,可用试触法,即通过不同的电表连接方式的电路,看电压表电流变化情况。如果电流表变化明显,说明电压表内阻对电路影响大,应选用电流表内接法同理,若电压表变化明显选用电流表外接法(简记为电流内接→电流表变化大;电压外接→电压表变化大)。 滑动变阻器的两种接法: 1、限流电路是将电源和可变电阻串联,通过改变电阻的阻值,以达到改变电路的电流,但电流的改变是有一定范围的。其优点是节省能量;一般在两种控制电路都可以选择的时候,优先考虑限流电路。     2、分压电路是将电源和可变电阻的总值串联起来,再从可变电阻的两个接线柱引出导线。如图,其输出电压由ap之间的电阻决定,这样其输出电压的范围可以从零开始变化到接近于电源的电动势。在下列三种情况下,一定要使用分压电路: ①要求测量数值从零开始变化或在坐标图中画出图线。 ②滑动变阻器的总值比待测电阻的阻值小得多。 ③电流表和电压表的量程比电路中的电压和电流小。
考点名称:
传感器的几种具体应用:
 1.力传感器的应用——电子秤电子秤在我们日常生活中应用比较广泛,它所使用的测力装置是力传感器。 (1)力传感器的组成:由金属梁和应变片组成,应变片多用半导体材料制成,是敏感元件。 (2)应变片测力原理:如图所示,用弹簧钢制成的金属架右端固定,在梁形金属架上、下表面各贴一个应变片(由半导体材料制成),在梁的自由端施力F,则梁发生弯曲,上表面拉伸,下表面压缩.上表面应变片的电阻变大,下表面应变片的电阻变小。F越大,弯曲形变越大,应变片的阻值变化就越大。如果让应变片中通过的电流保持恒定,那么上表面应变片两端的电压变大,下表面应变片两端的电压变小,传感器把这两个电压的差值输出。外力越大,输出的电压差值也就越大。 (3)应用:应变式力传感器可以用来测重力、压力、推力等力。因此常用于测量汽车载重的地磅秤和在超市、商店使用的电子秤等。 (4)应变片能够把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量。 2.温度传感器的应用——电熨斗 (1)温度传感器:由半导体材料制成的电阻和金属热电阻均可制成温度传感器,它可以把温度信号转换为电信号进行自动控制。 (2)电熨斗的构造:如图所示。 (3)电熨斗的自动控温原理:其内部装有双金属片温度传感器,如上图所示,其作用是控制电路的通断。双金属片的上层金属片的膨胀系数大,下层金属片的膨胀系数小些(图中双金属片并在一起)。常温 (与设定温度相差不多)下,上、下的两触点是接触的,电熨斗正常工作。当温度过高时,双金属片发生形变,上层金属片的膨胀系数大于下层,因此会向下弯曲,当温度达到一定程度,触点分离,电路断开,降温后,两金属片恢复原状,又使两触点接触,使温度始终控制在设定温度左右,达到自动控温目的。说明:熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度,此时可通过调温旋钮调节升降螺钉,升降螺钉带动弹性铜片升降,从而改变触点接触的难易,达到控制在不同温度的目的。 3.温度传感器的应用——电饭锅 (1)电饭锅的结构及工作原理 ①结构:如图所示,它的主要元件感温铁氧体是用氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末混合烧结而成的。它的特点是:常温下具有磁性,能被磁体吸引,但是温度上升到约103℃时,就失去了磁性,不能被磁体吸引了。 ②工作原理:电饭锅工作时,按下开关按钮,感温磁体与永磁体接触,两个接线螺钉通过触点相连,电路接通,开始工作,电饭锅内温度升高,当温度达到103℃ 时,感温磁体与永磁体分离,带动触点分离,电路断开,不再加热,电饭锅停止工作。 (2)测温仪的工作原理:把温度转换为电信号,由指针仪表或数字式仪表显示出来,把非电学量转变为电学量。 ①优点:由于电信号可以由测温点传输到其他地点,所以温度传感器可以远距离读取温度的数值。②种类:常见的测温仪的测温元件可以是热敏电阻、金属热电阻、热电偶等,还可以是红外线敏感元件等。 4.光传感器的应用——火灾报警器图为利用烟雾对光的散射工作的一种火灾报警器,其工作原理是:带孔的罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板。平时,光电三极管收不到LED发出的光(挡板挡住),呈现高电阻状态。烟雾进入罩内后对光产生散射作用,使部分光线照射到光电三极管上,其电阻变小,与传感器连接的电路检测出这种变化,就会发出警报。传感器问题的解法:
传感器问题具有涉及的知识点多、综合性强、能力要求高等特点,而传感器的形式又多种多样,有的原理甚至较难理解,但无论如何,搞清传感器的工作原理及过程是求解问题的关键,因此在求解时必须结合题目提供的所有信息、认真分析传感器所在的电路结构,这样才能对题目的要求作出解释或回答。 (1)确定传感器所感受到的物理量传感器所感受到的物理量有力、热、磁、光、声等。 (2)转换电路把输出转换为电学量信号通过器件把敏感元件的输出转换为电学量信号,最后借助于转换电路把电学量信号转换为便于处理、显示、记录或控制的量。
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某同学在试验中测得,由静止开始做匀加速直线运动的物体4s内的平均速度为10m/s尝试用v-t图像和运动学公式两种方法求出该物体的加速度和物体在第2s末的瞬时速度,并思考:用公式法解题的步骤中所运用的相关运动学公式,在v-t图象中式什么物理意义?
v-t图像中,图像的斜率即为物体的加速度,若是曲线,则某点切线的斜率为该点加速度.公式:定义式:a=△v/(t1-t2)vt=v0+atv末²-v初平方=2ass=v0t+at²/2公式记熟才能解题!由题意,匀变速直线运动∴v平均=(v0+vt)/2=10m/s,v0=0∴4s末的瞬时速度为20m/s作图,可拿加速度和第二秒的瞬时速度.公式就是a=20/4=5m/s² vt'=at=5×2=10m/s加速度在图像中的意义在提前分析中已阐明,位移就是图像与坐标轴围成的面积希望对你有所帮助~有不懂得可以百度hi我~!普通高中课程标准实验教科书物理教材介绍?必修1(第二章 匀变速直线运动的研究)
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课程标准的要求
1.通过史实,初步了解近代实验科学产生的背景,认识实验对物理学发展的推动作用。
2.经历匀变速直线运动的实验研究过程,……,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。
3.能用公式和图象描述匀变速直线运动,体会数学在研究物理问题中的重要性。
一、本章教材概述
研究变速运动,应该从最简单的变速运动开始,匀变速直线运动就是一种最简单的变速运动。上一章学习的参考系和坐标系,为匀变速直线运动的位置和位移的确定奠定了基础;上一章学习了时间、位移、速度和加速度的概念,本章研究的就是匀变速直线运动的这几个物理量之间的定量关系;上一章学习了用打点计时器测速度,本章研究的匀变速直线运动的特点,就是通过用打点计时器进行的实验所形成的结论。上一章为本章奠定了全面的基础,本章是上一章概念和方法的具体应用。
作为最简单的变速运动,匀变速直线运动的学习将为认识其他更复杂的运动创造了条件。了解匀变速直线运动的规律,才能进一步学习平抛运动的规律;认识匀变速直线运动加速度的特点,才有利于进一步认识匀速圆周运动和简谐运动加速度的特点;掌握了匀变速直线运动速度与时间的关系,通过牛顿第三定律,就能进一步推出同一直线上两相互作用物体所组成系统的动量守恒;掌握了匀变速直线运动位移和时间的关系,通过牛顿第二定律,就能进一步推导出动能定理的关系式。可见本章的知识在整个力学中具有基础性的地位。
本章的基础性地位同时还体现在方法和能力方面。用图象来分析物理问题是高中物理的重要数学方法之一,本章第一次让学生根据实验数据来拟合曲线,第一次根据图线的斜率来分析物理问题,第一次用“面积”来处理图象纵坐标对横坐标的积累效果,这些都是今后用图象分析物理问题所必须的。本章公式涉及五个物理量:v0、a、t、v、x,对匀变速直线运动来说,v0和a是常量,t、v、x是三个变量,本章所讨论的v-t、x-t、v-x关系,就是匀变速直线运动变量之间的三组函数关系,本章对这三组变量关系的逐个研究,有利于具体地形成物理过程中常量和变量的概念,有利于用常量和变量的视角来认识物理公式中各物理量的特点和相互关系,这种思维方法不仅是力学而是整个高中物理学认识物理公式的基础。本章教材中关于伽利略建立在实验基础上的科学研究方法,更是学生进一步学习物理学不可缺少的基本素质。
本章共6节,前4节逐个学习匀变速直线运动的v-t、x-t、v-x关系,并渗透有关的基本方法;第5节“自由落体运动”,作为一个典型的实例,对匀变速直线运动进行一次个案研究,也是匀变速直线运动规律的具体应用;最后一节“伽利略对自由落体运动的研究”,通过展示伽利略关于自由落体运动的研究历史素材,揭示科学方法和弘扬科学精神。
具体来说,本章在编写时有如下思考:
1.注重获取知识的过程,培养学生的科学思维和研究方法
(1)在教科书中,首先引导学生实际探究某一物体在运动中速度和时间的关系,获取数据,画出图象,进而认识到这个物体的速度―时间图象是一条倾斜的直线。
接下来引导学生讨论,这样的v-t图象表示的是什么运动?根据学生在数学课中对线性函数的了解,结合加速度的定义式a=v/t得出:这是一种加速度不随时间改变的匀变速直线运动。
因此,如果把物体速度为v0的时刻t0作为计时开始的时刻,即t0=0,把此后任一时刻t的速度记为v,则有
在上式中,v0和a是不随时间变化的,不同的时刻£将对应着不同的瞬时速度v,因而可以得出v随t的变化关系
在这个基础上,教材进一步让学生根据各项的含义来理解该关系式:匀变速直线运动加速度“在数值上等于单位时间内速度的变化量,所以at是时间t内速度的变化量,加上运动开始时速度v0的值,就是时刻t的瞬时速度。
对匀变速直线运动速度与时间的关系式的探讨,经历了从实验研究中获取数据──做出图象──分析图象──寻找规律──理解规律的过程,对看似简单的问题上却不简约其研究过程,这对刚刚跨入高中大门的学生养成科学的思维习惯和良好的研究态度具有重要的意义。
(2)教科书第3节,提供了一份研究匀变速直线运动的真实测量记录,引导讨论“怎样根据测量记录中的数据求出该物体运动的位移”。
讨论的结果是,显然不能用任一时刻的速度v乘上整个运动的时间t去计算位移,因为这将导致巨大的误差。但是,测量数据中绘制了6个时刻的速度,其中相邻时刻的时间间隔△t只有0.1 s。如果用每段t内的任一时刻(例如开始时刻)的速度乘上△t,然后相加起来,所得位移与真实位移的差别就会减少。这是因为△t内任一时刻的速度与△t内各时刻速度的差别,总是比整个时间t内任一时刻的速度与△t内各时刻速度的差别要小。
在这种思考与讨论成果的基础上,教科书从匀变速直线运动的v-t图象出发,利用匀变速直线运动的位移对应v-t图象有关矩形“面积”的思想,讨论并得出了匀变速直线运动的位移公式:。渗透了极限的思想,但没有使用极限的语言,既解决了问题,又留下了今后进一步渗透的空间。
其实,把物体运动的位移与其v-t图线下的“面积”相联系,在伽利略和笛卡尔那时就已经提上了科学的议事日程,而真正解决问题的则是牛顿和莱布尼兹发明微积分之后。如果说在得出匀变速直线运动的速度公式时,我们重视获取知识的过程而处理了一个“简单”问题的话,那么在这里,我们是把一个在物理学发展中极为深刻而有效的思维方法,以简约化的方式呈现出来了。这样处理的目的是为了防止教学中仅仅侧重知识点的“吞咽”和“套用”,而忽视了科学思维方法的培养。
在物理教学的内容方面,概念的准确和线索的清晰是高中物理教学所必须的,但优秀的物理教学更应该向学生传递一种思考方法、一种科学的视角、一种科学的品位。
2.从重大发现的历史过程领悟科学精神、物理思想和研究方法
对落体运动的研究成为物理学产生和发展的源头之一不是偶然的。尽管对于今天高中物理教学来说,什么是自由落体运动,自由落体运动的规律是什么,以及自由落体运动加速度g的测量等,都已不再是什么难题了,但是,“智慧博学的亚里士多德何以铸成大错?”“为什么伽利略的工作对于物理学的进步具有及其重要的地位和作用?”“对我们有何教益?”等都自然而顽强地留在青少年的头脑之中,也是物理教学理应回答的问题。
在讲授物理学的基本知识的同时,适当地、有选择地介绍重大的历史过程,说明当年的背景,怎样提出问题,遇到什么困难,如何获得突破,曾经有过什么曲折和争论……,教科书专辟一节,题目就是“伽利略对自由落体运动的研究”。这样,不仅使学生有身临其境之感,而且能领悟前辈大师的科学精神、物理思想、研究方法,得其精髓,有所借鉴。
有人说,“学者故章,学问故事的启迪,常常不在学术和学问本身之下。”物理教科书要让学生能从充满哲理的科学故事等多方面吸收科学的信息。同时,教科书还通过“STS”栏目讲述“从伽利略看科学与社会”的问题,让学生感悟科学与社会的关系。这一切都会成为一座座沟通学生学习物理知识、掌握物理思想、热爱物理科学的桥梁。
3.在渗透中提高能力
要提高解决问题的能力,需要形成科学的思路和掌握基本的方法,科学思路和基本方法的掌握是不可能通过灌输达成的,需要经常、适时地渗透。
“一个变化过程在极短时间内可以认为是不变的”,这是一种科学的思路。在力学中,一个变速运动的极短时间可以把它作为匀速运动来处理,一段变力做功的极短位移内可以作为恒力做功来处理;在电磁学中,一个变化的电场(或磁场),在极短的时间内可以把它作为恒定电场(或磁场)来处理,这常常是对待复杂物理问题的一种科学方法。在上一章讲瞬时速度的概念时,用某一极短时间内的△x与△t的比值来表示变速运动的瞬时速度,就包含着这种思想,随后用打点计时器测变速运动纸带的瞬时速度,这种思想又一次得到渗透。在本章中,该思想继续在教学中不断出现,一次又一次让学生得以感受、不断加深。本章第3节“思考与讨论”中,让学生讨论当时间间隔越来越小时把变速运动当成匀速运动来处理所造成的误差会有什么变化;接下去学习匀变速直线运动位移与时间的定量关系时,通过速度图象,运用这种把变速运动的全过程分割成各小段匀速运动的思路推出了关系式;第4节的“做一做”,估算傻瓜照相机的曝光时间,学生又一次经历了把自由落体的一段极短时间内的运动当成匀速运动处理的过程。教材对科学方法与思路的教学采用的是渗透方式,而不是冠以很多名词的说教方式。
图象是分析物理问题的重要数学方法。本章第1节“探究小车速度随时间变化的规律”实验,让学生自主经历了数据列表、建立坐标系、描点、拟合曲线、发现规律的过程;第2节在分析匀变速直线运动的v-t图象时,讨论曲线的倾斜程度跟加速度有什么关系,使学生认识图象的斜率的物理意义;第3节推导x-t关系式时,先介绍质点运动的位移在v-t图象中是用一块面积来表示的,进而用一系列矩形面积来表示匀变速直线运动质点在不断运动过程中所产生的位移,在这里,渗透着这样一种认识,纵坐标(速度)对横坐标(时间)的积累效果(位移)是用图象中的一块面积来表示的。也就是说,如何用图象的斜率来量度两个物理量的比值、如何用图象中的一块面积来量度两个物理量的乘积,让学生掌握这些分析物理问题的基本方法进而提高能力,通过具体的实例渗透在有关知识的教学中。
4.注重学生的自主学习
为了让学生积极参与,勇于实践,教科书在处理匀变速直线运动规律的教学中是从实验探究入手的,自由落体运动规律也是从实验开始的。学生自己做实验,激发探究的兴趣,经过思考、讨论的过程,能逐步培养学生的科学探究能力,形成科学态度。
教材重视物理知识与学生生活、现代社会及科学发展的联系中激发学生自主学习的热情,如在“做一做”栏目中提出利用自由落体运动规律测量“傻瓜”照相机的曝光时间。在“问题与练习”中设置开放性、实践性以及应用性的问题,如上海磁浮列车的相关计算、航空母舰弹射飞机装置的相关计算等。
教科书还在“说一说”、“做一做”栏目中给学生提出一些思考的问题和活动的资料,如用计算机绘制v-t图象,用光电门研究自由落体运动等,为学生的自主学习提供了具体的课题。
第1节& 探究小车速度随时间变化的规律
1.教学目标
(1)巩固打点计时器的使用、纸带数据处理和测量瞬时速度的方法;
(2)通过实验探究,体验如何从实验研究中获取数据,学会利用图象处理实验数据的科学方法;
(3)知道小车在重物牵引下运动速度随时间变化的规律。
2.教材分析与教学建议
本节内容为探究实验,目的是让学生通过研究小车在重物牵引下运动的速度随时间变化的规律,经历科学探究的活动,学会实验数据的处理方法。这节课的任务是测量小车的速度,做出小车运动的v-t图象,初步分析小车速度的变化规律。体验从实验研究中获取数据、做出图象、分析图象、寻找规律的科学思维方法。使学生认识图象在研究物理问题中的作用;与数学公式相比,图象显得直观、形象、生动,让人一目了然,从而使学生感受到图象法的直观的美。所以,该实验不要放到“匀变速直线运动的速度与时间的关系”之后,否则就违背了探究式学习的宗旨。
这节课不要求得出小车运动的加速度,也不要求建立匀变速直线运动的概念。
第2节& 匀变速直线运动的速度与时间的关系
1.教学目标&
(1)知道什么是匀变速直线运动;&
(2)知道匀变速直线运动的v-t图象特点,知道直线的倾斜程度反映匀变速直线运动的加速度;
(3)理解匀变速直线运动的速度与时间的关系式v=vo十at,会用v= vo十at解简单的匀变速直线运动问题。
2.教材分析与教学建议
在上节实验的基础上,分析v-t图象是一条倾斜直线的意义──加速度不变,由此定义了匀变速直线运动。而后利用描述匀变速直线运动的v-t图象的倾斜直线,进一步分析匀变速直线运动的速度与时间的关系:无论时间间隔△t取得大些还是小些,△v/△t的值都是一定的,由此导出v= vo +at。最后通过两个例题加深对v= vo +at的理解。为了扩展学生的认识,在“说一说”栏目中列举了一个加速度变化的直线运动的例子,让学生进一步加深对物体做变速运动的认识。
第3节& 匀变速直线运动的位移与时间的关系
1.教学目标
(1)知道匀速直线运动的位移与v-t图象中矩形面积的对应关系;
(2)理解匀变速直线运动的位移与v-t图象中四边形面积的对应关系,使学生感受利用极限思想解决物理问题的科学思维方法;
(3)理解匀变速直线运动的位移与时间的关系。
2.教材分析与教学建议
高中物理引入极限思想的出发点就在于它是一种常用的科学思维方法,上一章教科书用极限思想介绍了瞬时速度和瞬时加速度。本节从匀速直线运动的位移与v-t图象中矩形面积的对应关系出发,猜想对于匀变速直线运动是否也有类似的关系?并通过思考与讨论,从而介绍v-t图线下面四边形的面积代表匀变速直线运动的位移,又一次应用了极限思想。最后得到匀变速直线运动的位移与时间的关系。
这节教学的目标不要盯在最后的公式上,而要关注得出公式的过程。极限的思想方法以后还会多次使用到。重视过程与方法的教学,这是新课程与过去课程的重要区别。
第4节& 匀变速直线运动的位移与速度的关系
1.教学目标&
(1)理解匀变速直线运动的位移与速度的关系;
(2)掌握匀变速直线运动的位移、速度、加速度和时间之间的相互关系,会用公式解匀变速直线运动的问题。
2.教材分析与教学建议
教材这一部分是直接以实例形式出现,让学生在解决实际问题过程中利用公式v=vo十at和x=vot+at2/2推导出匀变速直线运动的位移与速度的关系式v2一v02=2ax。
图27 子弹加速运动
教学中可让学生先画出实例中子弹运动的示意图如图27所示。再引导学生推导出位移与速度关系式,从而解出本题。同时指出:速度公式v=v0+at和位移公式x=v0t+at2/2反映了物体做匀变速直线运动的基本规律。利用速度公式和位移公式已经可以解决各种匀变速直线运动的问题。但考虑到速度与位移的关系式v2-v02=2ax在分析、解决不需要知道运动时间的问题时很方便,教材中仍把它作为一个重要的关系式。
“例题”教学时也应让学生先画出飞机匀减速直线运动的示意图,再根据已知条件利用公式进行列式计算。并让学生进一步认识对匀减速直线运动,若取v0方向为正方向时,则v0&0,a&0。
对一般的匀变速直线运动涉及到的物理量共有五个:v0、v、t、a、x,已经学习的匀变速直线运动物理公式有3个:
一般来说,已知其中的三个物理量就可以求出其余的一个或二个物理量。在解决物理问题时非常重要的是分析清楚物理过程,在我们这里就是要分析清楚物体的速度、位移随时间变化的具体情况,这样才能正确地应用公式,并对问题的结果进行必要的检验、讨论。为此,建议在本节课内应适当补充一些
第5节& 自由落体运动
1.教学目标
(1)知道物体做自由落体运动的条件;
(2)通过实验探究自由落体运动加速度的大小,建立重力加速度的概念,知道重力加速度的方向、在地球上的不同地方重力加速度的大小不同、通常情况下g取9.8m/S2;
(3)掌握自由落体运动的特点和规律。
2.教材分析与教学建议
落体运动是一种常见的运动,自古以来许多人都研究过,伽利略对自由落体运动的研究意义巨大。为便于学生接受,教材的表达分为两节。本节通过演示和实验探究,分析得出自由落体运动的规律,明确重力加速度的意义,使学生对自由落体运动规律有具体、深入的认识。下一节介绍落体运动的研究历史,主要是介绍伽利略对自由落体运动的研究过程和他的科学思维方法,使学生对自由落体运动的认识上升到更高的层次。
第6节& 伽利略对自由落体运动的研究
1.教学目标
(1)了解伽利略研究自由落体运动的科学方法和巧妙的实验构思;
(2)了解伽利略研究自由落体运动的探究历史;
(3)通过学习伽利略对自由落体运动的研究,培养学生热爱科学、勇于探索、坚持真理的高尚情操。
2.教材分析与教学建议
本节内容是介绍伽利略研究自由落体运动的科学方法和巧妙的实验构思。过去把这个教学内容做阅读材料处理,这次把它单列为一节。这样做也是出于对过程与方法、情感态度与价值观这两方面教育目标的重视。不要以为自由落体的知识已经学过,这节又没有新的物理知识,从而轻视这节的教学。
教材编写得脉络清楚,逻辑推理严谨、文字表述生动和通俗易懂,教学可以采用灵活的方式。在讨论伽利略的思想时要把它们放到当时的社会大背景中去考虑。教材“STS”栏目的短文:从伽利略看科学与社会,可让学生自己阅读。如果条件允许,也可在学生阅读一些资料的基础上组织课外的交流、讨论,小组或大班讨论的形式均可。
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