主題一運動和力

第六節學生實驗：測量運動物體的速度和加速度教學設計案例

課程內容第六節學生實驗：測量運動物體的速度和加速度

課程類型實驗課課時2學時

本節主要讓學生練習使用氣墊導軌測量物體運動的平均速度、瞬時

教材內容

速度和加速度。通過本實驗，養成細心觀察、規范操作、主動探索的學習

分析

習慣，增強對實驗過程和結果進行分析、判斷、交流與反思的能力。

學生在初中沒有使用過氣墊導軌，本實驗可以在學生學習完“第二節

勻變速直線運動”的內容后進行，增加學生對加速度概念、勻變速直線運

學情分析

動規律的認識，增強應用所學知識解決實際問題的能力，也為后面學習牛

頓運動定律打下基礎。

1.形成沿光滑斜面下滑的物體做勻加速直線運動、勻變速直線運動

的位移可以用位移公式計算、在某位置附近利用一段小位移計算出平均

速度可近似作為該點的瞬時速度等物理觀念。

2.可以將沿光滑斜面下滑物體的運動看作勻加速直線運動物理模

型。運用勻變速直線運動的位移變形公式可以計算出加速度。努力提高質

疑創新的能力和意識。

教學目標

3.可以精細地安裝和調節光電門等實驗裝置，能精準地進行放置滑

塊等實驗操作，能客觀準確地記錄實驗數據，能靈活有效地處理數據，得

出正確的實驗結論。

4.能與同學分工協作，順利完成實驗任務。發展精益求精的工匠精

神、實事求是的科學態度和勇于探索的科學精神，提高愛護公共財物的責

任感，養成保持實驗室環境衛生等良好習慣。

教學重點了解本實驗的實驗原理，練習分工協作，提高合作交流能力。

教學難點分工協作的安排、實驗數據的處理。

讓學生通過合作交流、分工協作，鞏固運動與相互作用觀念，提高實

教學策略

踐操作技能和實驗觀察能力，增強工匠精神。

主要教法啟發、指導、巡視、監督

主要學法動手實驗操作、小組合作探究

多媒體課件展示系統一套，氣墊導軌、氣泵、光電門、數字計時器、

教學資源

擋光片、滑塊、墊片、直尺等6套。

課堂實施

教學

教學內容教師活動學生活動設計意圖

環節

1.滑塊在氣墊導軌上運動時，受到1.安排學生對教材和教讓學生通

的主要阻力是什么？進行預習（閱學視頻進行過課前自

2.數字計時器的作用是什么？讀教材、觀看學習和思主學習，

3.光電門的作用是什么？老師提供的考，并與同發現自己

4.如何計算滑塊經過光電門時的微課視頻）。學討論其中不理解的

瞬時速度？2.就學生提發現的問問題，準

5.如何計算滑塊在兩個光電門之出的問題進題，將疑問備到課堂

間的加速度？行有針對性反饋給老上與同學

課前6.為什么要讓導軌形成一個斜地備課，準備師。討論，與

準備面？在課堂上學老師交

7.為什么不能用手觸摸導軌表生討論時給流，解決

面？予指導。疑問。

8.為什么將滑塊從導軌較高一端

的固定位置由靜止開始釋放？

9.你認為滑塊加速度的大小主要

是什么因素決定的？

10.還有其他測量滑塊加速度的方

法嗎？

新實驗原理與方法：本實驗使用展示圖片、提觀察、思考、了解滑塊

課的氣墊導軌是一種力學實驗儀問：回答：在氣墊導

引器，它利用氣泵產生壓縮空氣，滑塊在導軌沒有。軌上運動

入使滑塊在導軌上懸浮起來，從上運動時，與主要阻力是時的受力

而大大減小了滑塊在導軌上運導軌表面有空氣阻力。狀態。

動時的阻力。接觸嗎？主

要阻力是什

么？

新數字計時器與氣墊導軌上的兩講述數字計傾聽、記憶讓學生了

課個光電門相連，當滑塊上的擋時器與光電解數字計

教光片經過光電門時，數字計時門的工作原時器與光

學器的顯示窗口可以自動顯示出理。電門的工

擋光片的擋光時間，由于它可作原理。

以測出0.001S的時間,并且能

課堂

直接以數字顯示，所以又叫數

實施

字毫秒計。

通過讓滑塊在傾斜的氣墊導軌展示圖片、講傾聽、理解、讓學生了

上做勻加速直線運動，利用數述實驗原理記憶解實驗原

字計時器分別測量出擋光片經理。

過兩個光電門時的擋光時間，

進而計算出滑塊的瞬時速度和

加速度。

選擇數字計時器上“計時

1”的功能，當滑塊上的擋光片

經過光電門時，數字計時器的

顯示窗口可以自動顯示出擋光

片經過兩個光電門的擋光時間

和Aq。結合擋光片的寬度

/可分別計算出兩個平均速度：

II

V1i=—,v2=—

AtiAt2

由于這兩個擋光時間都很

短，因此可近似認為這兩個速

度分別是滑塊經過兩個光電門

時的瞬時速度。

再利用兩個光電門之間的

距離S,根據勻變速直線運動的

公式：—VQ=2as,即可

求出滑塊在兩光電門之間的加

速度

vl-vl

a=----

2s

實驗操作：巡視、指導、分工、協作、指導學生

實驗前，教師應對導軌底部的答疑、監督。觀察、實驗。分工協

三個螺絲進行調節，使導軌達作，調整

到水平狀態。實驗裝

各小組在組長的安排下明確分置。

工：如負責在固定位置釋放滑

塊的、負責在滑塊通過兩個光

電門后抓住滑塊的、負責觀察

第一個擋光時間的、負責觀察

第二個擋光時間的、負責記錄

數據的等。

實驗時，學生應先將導軌調節

成一個斜面，打開數字計時器

的“計時1”功能，調節兩光電

門之間的距離s=0.60m,測量

擋光片的寬度，將擋光片安裝

在滑塊上，給導軌送氣，把滑

塊放在導軌上，嘗試讓它通過

光電門，調節光電門的高度。

將滑塊從導軌較高一端的固定巡視、指導、分工、協作、指導學生

位置由靜止開始釋放，當滑塊答疑、監督。觀察、實驗。完成測

通過兩個光電門后，將滑塊攔量、記錄

住，防止其撞擊導軌末端、跌等任務。

落或彈回。要及時記下數字記

時器的顯示窗口顯示的擋光時

間A外和加2,將數據填入實驗

表中。重復上一步操作，再測

兩次。

在組長的統一指揮下，進行實

驗，完成測量任務，將數據填

入表格中。

將滑塊從導軌上取下，關閉氣

泵開關，關閉數字計時器的開

關。

各小組的學生共同合作，一起巡視、指導、分工、協作、指導學生

處理數據，計算出兩個擋光時答疑、監督。觀察、實驗。完成數據

間的平均值。再計算出滑塊經處理。

過兩個光電門時的瞬時速度，

最后計算出滑塊的加速度。

讓學生通過討論，了解本實驗組織學生進思考、討論讓學生對

是在假設下滑物體做勻加速直行討論。實驗結果

線運動的前提下，進而計算出展開討

它的加速度的數值，但不知它論。

在真實的下滑過程中是否做勻

加速直線運動。要想證明下滑

物體做的是勻加速直線運動，

應根據勻加速直線運動的定

義，保持斜面不變，選擇不同

的測量位置，測量出物體在任

意一段位移中的加速度都相等

才行。

讓學生通過交流，可以發現在組織學生交小組間進行引導學生

實驗第一個步驟中，沒有說明流學習交流、討論通過交

將幾個墊片墊在單腳螺絲下流，綜合

面，因此不同學習小組的斜面歸納出滑

傾角可能不同。再通過比較可塊加速度

以發現，斜面傾角大的學習小的決定因

組測得的加速度數值較大，從素。

而猜測出物體沿斜面下滑的加

速度的大小主要與斜面的傾角

有關。

實驗任務完成后，整理實驗儀組織學生整整理儀器，對學生進

器，將其恢復初始位置，擺放理儀器，打掃打掃衛生。行養成教

整齊，整理衛生。衛生。育。

了解本實驗裝置的其他操作方組織學生自反思、提升，讓學生探

法（如數字計時器上''計時2"、由討論、反思撰寫實驗報究其他測

自“a”等功能按鈕）,或使用其提升。告等。量加速度

由他實驗儀器測量速度和加速度巡視、答疑。的方法。

討的方法，寫出自己在本實驗中

論的體驗和收獲等。這些內容可

以寫入實驗報告中，由教師評

價賦分。

總結各小組實驗的完成情況，歸納總結本