以了解运动物体在不同时间内发生的位移,从而了解物体的运动情况.请你用简短的语言描述图1·4—3所示每条纸带记录的物体的运动情况.
参考答案:(a),(b)的各点分布较为均匀,是匀速运动,但从点子的疏密程度来看,(b)上的点子较稀疏,所反映的物体运动较快,速度较大.(c)表示物体运动得越来越快,速度在增大,(d)表示物体运动得越来越慢,速度在减小. 四、用打点计时器测量瞬时速度
思想方法,用某段时间内的平均速度粗略代表这段时间内的某点的瞬时速度.所取的时间间隔越接近试点,这种描述方法越准确.
示例:如图1—4—4,测量出包括E点在内的D,F两点间的位移△x和时间△t,算出纸带在这两点间的平均速度v=△x/△t,用这个平均速度代表纸带经过E点时的瞬时速度.
△x/△t可以大致表示正点的瞬时速度,D、F两点离E点越近,算出的平均速度越接近正点的瞬时速度.然而D,F两点距离过小则测量误差增大,应该根据实际情况选取这两个点. 学生根据粗略表示某点瞬时速度的方法,选择合适的计数点,测量包含这个点的一段时间内的位移△x,同时记录对应的时间△t,填人教材第23页中设计好的表1中.
根据v=△x/△t算出刚填完的表1中各点附近的平均速度,把它当作计时器打下这些点时的瞬时速度,抄人教材第24页表2中.从该表中能粗略看出手拉纸带运动的速度变化情况. 五、用图象表示速度
师:刚才我们从表2中的数据可以粗略看出我们自己手拉纸带运动的速度变化情况,图象是表示变化规律的好方法,我们可以用图象来描述物体的速度变化情况,那么怎样用图象来表示物体运动的速度呢?请同学们先看课文并回答.
生:在方格纸上建立直角坐标系,用纵坐标表示物体运动的速度,用横坐标表示时间,根据表中各时刻的速度.将(v,t)作为一组坐标在图象中描点,将点连线后得出的图象称为速度一时间图象(v—t图象),简称速度图象. 学生具体操作描点.
师:我们从根据实测数据所描的点,可以从这些点的走向大致看出纸带速度的变化规律.
师:为了更清晰,你可以把这些点用折线连起来. 在老师的提示和帮助下连线.
师:速度的实际变化应该是比较平滑的,所以,如果用一条平滑的曲线来“拟合”这些点,曲线反映的规律应该与实际情况更接近.指导学生换用红色笔用平滑的线将刚才描过的点再重新描画一遍.
师:我们现在来观察图象,可以更形象直观地显示自己手拉纸带的运动情况. [说一说]
百米赛跑时运动员的速度从始至终是不变的吗?如果有变化,你估计是怎样变化的?某位运动员的百米赛跑的成绩是10.57s,按照你的估计画出他在这段时间的v—t图象的草图. 如果是没有受过训练的同学跑百米,他的v—t图象的形状可能有什么不同?
参考提示:运动员的百米赛跑中,速度变化较大.大致可以分为三个阶段,启动阶段,速度从零迅速增大,中间阶段,这一阶段速度几乎不变:冲刺阶段,速度逐渐增到最大.如图1—4—6所示.
如果是没有受过训练的同学跑百米,他的速度可能是先增加到最大,然后又逐渐减小.如图1—4—7所示.
[实践与拓展]
在学校举行的秋季运动会中,某同学获得了高一级100m赛跑的第一名,他的成绩是12.21s按照你的估计画出他在比赛过程中的v—t图象如图1—4—8所示.(思考提示:这位同学赛跑时的速度从始至终都是不变的吗?如果有变化,你估计是怎样的变化?把这种变化用图线表示出来时,要考虑哪些描述运动的物理量?)
解析:100m赛跑时这位同学的速度不是从始至终保持不变的.起跑时从静止开始加速,速度迅速增大,然后以大致相等的速度完成后段路程.该运动员的速度图象要求具有的特征:(1)速度图线从零开始.(2)能反映开始的加速段和后来的匀逮,图线具有前段较陡,后段较平缓.(3)图线所圈的面积约为100 m,可通过数格的方法进行,大于半格的算一个,小于半格的不算. [小结]
电磁打点计时器和电火花计时器都是记录运动物体在一定时间间隔内位移的仪器.v—t图象:表示做直线运动物体的速度随时间变化的规律.某段时间图线与时间轴围成的面积值表示该段时间内物体通过的位移大小.形状一样的图线,在不同图象中所表示的物理规律不同.
(一)剖析误差概念
测量值与被测物理量的真实值的差异称为误差.实验中,误差不可避免,但可以减小. 1.从误差来源看,误差可分为偶然误差和系统误差.
(1)偶然误差:偶然误差是由于各种偶然因素对实验者和实验仪器的影响而产生的.例如读仪表时,眼睛可能一次偏右、一次偏左,电表指针转动时的摩擦,可能一次偏大、一次偏小. 偶然误差的特点:实验结果有时偏大,有时偏小,重复实验时,偏大、偏小的机会接近.减小偶然误差的方法是取多次实验的平均值作为实验结果.
(2)系统误差:由仪器结构缺陷,实验方法不完善造成的.其来源为:
①实验仪器本身的误差,由于仪器本身的缺陷,如天平两臂不完全等长、电表精度较差. ②实验原理不够完备,如用伏安法测电阻时,电流表和电压表的内阻对实验结果的影响. ③实验方法粗略,如验证机械能守恒定律,忽略空气阻力对实验结果产生的影响. 系统误差的基本特点是:实验结果总是具有相同的倾向性,即总是偏大或偏小.减小系统误差的方法:完善实验原理,提高实验仪器的测量精度,设计更精巧的实验方法。 2.从分析数据看,误差分为绝对误差和相对误差.
(1)绝对误差:绝对误差是测量值与被测物理量真实值之差(绝对值).如用毫米刻度尺测量一段铜线的直径,读数为1.2mm,o.2mm是估读数,可以认为误差是o.2mm;如改用螺旋测微器测量,读数为1.223mm,0.003mm是估读数,可以认为误差是0.003mm.可见,在直接用仪器测量某一物理量时,提高测量仪器的精度是减小绝对误差的主要方法.
(2)相对误差:相对误差等于绝对误差△x与真实值x。之比,一般用百分数表示=X100%.它
反映了实验结果的精确程度.
(3)引入绝对误差和相对误差两个概念是为了评价测量结果的优劣.
用米尺测量长度为100.00cm的摆线,绝对误差为1mm;用螺旋测微器测直径为0.500mm的导线,绝对误差为o.01mm前者的相对误差ql:o.1%,后者的相对误差1yz‘2%,前者测量比后者准确.
绝对误差只可以判别一个测量结果的准确度.比较两个测量结果准确度则必须用相对误差.
在相同条件下要提高测量的准确度,应减小相对误差,例如,用停表测量摆的振动周期,应累计测
量几十次振动的时间,再除以振动的次数.
选择测量工具应着眼于相对误差,如测量短跑跑道长度,用最小刻度为cm的皮带尺即可. (二)掌握有效数字的规则
测量测得的数值只能是近似值,带有一位不可靠数字的近似值叫有效数字.
1.有效数字的最后一位是误差所在位.有效数字的位数与小数点位置无关,如214 cm与21.4 cm都是三位有效数字.
2.关于“O”是不是有效数字,可以这样判别:从左往右以第一位不为零的数字为准,
其左边的“0”不是有效数字(“O”表示了小数点的位置),其右边的“0”是有效数字.例如:O.56 cm是两位有效数字,0.560mm堤三位有效数字,末位表示有效数字的“0”不能省略不写.对于小数字(如0.000 365 m)和大数字(如380 000m),为了准确地表示出有效数字的位数,应采用科学记数法:如0.000 365 m=3.65X
10—4m,380 000m=3.8X105m(两位有效数字),或380 000m=3.80X105m(三位有效数字). 3.有效数字的读数规则.
在测量中,要按照有效数字的规则来读数,测量仪器的读数规则是:测量误差出现在哪一位,读数就应读到哪一位.一般可根据测量仪器的最小分度来确定读数误差出现的位置. (1)最小分度为“1”的仪器,测量误差出现在下一位,下一位按十分之一估读,如最小刻度是1mm的刻度尺,测量误差出现在毫米的十分位上,应估读到十分之几毫米. (2)游标卡尺、停表不需要估读. 作业:
教材第26—27页“问题与练习”. 板书设计:
§1.4 实验:用打点计时器测速度
1.电磁打点计时器:靠电磁感应带动探针振动通过复写纸打点 2.电火花计时器:靠产生电火花放电蒸发墨粉打点 3.计时器的使用:注童使用方法和领悟注童事项
4.测量瞬时速度:用包含某点在内的一段时间内的平均建度粗略表示该点的瞬时速度 5.速度时间图象:以时间为横轴,速度为纵轴,描点连线作图象.
速度的变化快慢的描述——加速度 教学目标: 知识与技能
1.理解加速度的意义,知道加速度是表示速度变化快慢的物理量.知道它的定义、公式、符号和单位,能用公式a=△v/△t进行定量计算.
2.知道加速度与速度的区别和联系,会根据加速度与速度的方向关系判断物体是加速运动还是减速运动.
3.理解匀变速直线运动的含义,能从匀变速直线运动的v—t图象理解加速度的意义. 过程与方法
1.经历将生活中的实际上升到物理概念的过程,理解物理与生活的联系,初步了解如何描述运动.通过事例,引出生活中物体运动的速度存在加速和减速的现实,提出为了描述物体运动速度变化的快慢,引入了加速度概念的必要性,激发学生学习的兴趣. 2.帮助学生学会分析数据,归纳总结得出加速度.
3.教学中从速度一时间图象的角度看物体的加速度,主要引导学生看倾斜直线的“陡度”(即斜率),让学生在实践中学会应用数据求加速度. 情感态度与价值观
1.利用实例动画激发学生的求知欲,激励其探索的精神.
2.领会人类探索自然规律中严谨的科学态度,理解加速度概念的建立对人类认识世界的意义,培养学生区分事物的能力及学生的抽象思维能力.
3.培养合作交流的思想,能主动与他人合作,勇于发表自己的主张,勇于放弃自己的错观点. 教学重点、难点: 教学重点
1.加速度的概念建立和加速度与匀变速直线运动的关系. 2.加速度是速度的变化率,它描述速度变化的快慢和方向. 教学难点
1.理解加速度的概念,树立变化率的思想. 2.区分速度、速度的变化量及速度的变化率. 3.利用图象来分析加速度的相关问题. 教学方法:
探究、讲授、讨论、练习 教学手段: 教具准备
多媒体课件,带滑轮的长木板、小车及砝码等. 课时安排: 新授课(2课时) 教学过程: [新课引入]