【知识点名称】匀变速直线运动的实验探究 【课标内容对照
（沪科J）《课程标准》的要求
（沪科J）*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。 （沪科J）*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。
（沪科J）*能用公式和图像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。
【版本对照（含选修）】
【三维目标】
(鲁科J)1．会使用打点计时器测量运动物体的位移和时间。
(鲁科J)2．了解频闪照相法及其应用。
(鲁科J)3．探究重力作用下的匀变速直线运动，体会实验在发现自然规律中的作用。 (鲁科J)4．知道误差产生的原因及其减小的方法。 【教学建议】
(鲁科J)1．本节主要是通过实验研究匀变速直线运动。首先介绍打点计时器，同时考虑到现代仪器设备逐渐进入实验室，还介绍频闪照相法，然后让学生自主探究重力作用下的运动，在实验中体验、理解匀变速直线运动。
(鲁科J)2．中学实验室里一般有两种打点计时器：电磁打点计时器和电火花计时器。电火花计时器工作时，纸带运动受到的阻力相对小些，实验误差也小些，因此有条件的学校应尽量使用电火花计时器。不管使用哪种打点计时器，教师要讲清其基本原理、操作方法，并让学生操作练习。
(鲁科J)3．从纸带读取数据时，以连续6个点为一小段来划分纸带，记下每小段的时间和位移，然后算出各段的平均速度。设每一小段的运动都是匀变速运动，各段间的加速度用
来计算，其中
为相邻两小段的平均速度，t为两小段各自的时间中
点之间的时间间隔，即0．1 s。这种数据处理方法的比较简捷，但求平均加速度时，除头、尾两小段的位移测量值外，中间各段的位移均互相抵消。因此，这样计算平均加速度不能有效减小实验误差。其实，也可不必求平均加速度，直接比较各小段的加速度值，即可看出小车在误差允许的范围之内是做匀变速直线运动。当然，如果学生有兴趣和余力，也可鼓励学生尝试其他方法求加速度(见上节作业8)。
(鲁科J)4．减小误差是很重要的实验技能。教师应引导学生分析实验误差的来源，讨论如何减小误差，如以连续的6个点为一段就是为了减小误差。从上述所用的方法来看，加速度的误差主要由各段位移的误差决定，因此适当增加各段的位移可以减小误差。因此，若小车加速度小，打点比较密集，计数点间时间间隔应多取几个，反之可少取。
(鲁科J)6．仪器设备现代化是教学现代化的内容之一。尽管很多学校没有频闪照相机，但让学生知道既可用简单易行的“盆盆罐罐”做实验，也可用先进的仪器设备做实验，有利于开阔学生眼界，激发热爱科学的热情。
(鲁科J)教师可结合教材中的频闪照片介绍频闪照相法的原理和应用，如通过计算机课件、录像来演示。学生的体验将更深刻。
(鲁科J)7．科学探究比较开放，除了给出打点计时器，实验装置图、实验步骤、数据处理、结果的讨论等全由学生自主进行，而且学生是第一次使用打点计时器，如果学生出现困难，教师应注意指导(详见本节“实践活动”部分)。
【课型安排】 【课时安排】 【相关知识准备】 【教学建议】 【学习方法】 【导语引入】
(鲁科K)本章第一节从加速度的定义出发，推导出匀变速直线运动的规律。我们怎么判断一个物体的运动是不是匀变速直线运动呢?仅凭观察是很难做出准确判断的，需要通过测量和分析才能得出正确的结论。
直接测量物体运动的加速度或速度在技术上比较复杂，本节我们将尝试通过测量物体运动的时间和位移，再经过计算或作图来判断物体是否做匀变速直线运动。 【知识点讲解】
生活中的匀变速直线运动
（沪科K） 匀变速直线运动是一种理想化的运动模型。生活中的许多运动由于受到多种因素的影响，运动规律往往比较复杂，但当我们忽略某些次要因素后，有时也可以把它们看成是匀变速直线运动，例如： （沪科K）在平直的高速公路上运行的汽车，在超车的一段时间内，可以认为它做匀加速直线运动，刹车时则做匀减速直线运动，直至停止。
（沪科K） 深受青少年喜爱的滑板车运动中，运动员站在板上从坡顶笔直滑下时做匀加速直线运动，笔直滑上斜坡时做匀减速直线运动。
（沪科K） 所以，匀变速直线运动跟我们生活的关系很密切，研究匀变速直线运动的问题很有意义。
（沪科K）请你找一找，生活中还有哪些可用匀变速直线运动描述的实例。
打点计时器及其应用
(鲁科K)在实验中，我们可以使用秒表和尺子，直接测量物体运动的时间和位移，但当物体运动速度太快时，采用这种方法的测量误差较大。用什么方法可以减小测量误差呢?使用打点计时器是人们常用的方法之一。
(鲁科K)图3—12是常见的电火花打点计时器和电磁打点计时器，用它们可以记录物体运动的时间和位移。下面主要以电磁打点计时器为例，讨论其记录过程。图 3—12(b)是一种常用的电磁打点计时器的实物照片，工作电压4～6V，频率50Hz。接通电源后，振片和振针就会以
150s(即0.02s)的周期振动起来。当纸带在运动物体的带动下运动时，振针的上下振动便会通过复写纸在纸带上留下一系列小点，相邻两点之间对应的时间间隔为0.02s，相邻两点之间的距离可以用尺子测量。这样，打点计时器既记录了时间，又记录了相应的位移。我们便可利用这些时间和位移信息来分析物体运动的速度和加速度。
下面，我们应用打点计时器探究沿斜面下滑的小车是否做匀变速直线运动。
(鲁科K)图3—13是利用打点计时器测量小车沿斜面下滑的时间和位移的实验装置。图3—14则是小车下滑过程中打点计时器打出的纸带。
(鲁科K)在纸带上，以6个点为一段划分纸带，用尺子量出每段的长度，每段的时间间隔就是 6个点对应的时间间隔，即5×0.02s＝0.1s。将时间和位移数据填人表
3-2，由此计算出各段的平均速度和加速度。比较计算出的加速度(表 3-3)，得出加速度的平均值，讨论误差。从而可以粗略判断小车是否做匀变速直线运动。
(鲁科K)表3-2 实验数据
分段 第1段 第2段 第3段 第4段 第5段 第6段 时段t/s 0～0.1 0.1～0.2 0.2～0.3 0.3～0.4 0.4～0.5 0.5～0.6 各段位移s/m 1.45×10-2 2.45×10-2 3.55×10-2 4.55×10-2 5.60×10-2 6.65×10-2 平均速度1.45×10-1 2.45×10-1 3.55×10-1 4.55×10-1 5.60×10-1 6.65×10-1 ?/m·s-1 (鲁科K)表3-3 相邻段加速度值