測變速直線運動的平均速度實驗課教案

2024-10-04

測變速直線運動的平均速度實驗課教案

　　【目的和要求】

　　觀察做變速運動的物體的運動特征，理解平均速度的物理意義。

　　【儀器和器材】

　　節拍器（全班共用），鋼棒2根（直徑8毫米，長80厘米一100厘米，或用細木棒代替），高、低支架各1個，鋼球（直徑19毫米左右），墊塊，紅粉筆，刻度尺。

　　【實驗方法】

　　1．安裝實驗器材。將兩根鋼棒的兩端分別插入高、低支架的兩孔中，然后將支架平放在實驗桌上，當鋼球放在高端兩棒之間時，鋼球會沿兩棒滾下，如圖19－1所示。

　　2．訓練反應能力。教師首先調節節拍器每兩次響聲之間（每拍）的時間間隔為1秒。讓學生一只手在高端兩棒之間擋住鋼球，并隨著節拍器的響聲數5、4、3、2、1，數到0時放手讓小球滾下并接下去數1、2、3、……如此重復幾次，直到學生基本上能按上述要求與節拍器響聲同步為止。

　　教師然后調節節拍器每兩次響聲之間的時間間隔為0．75秒。按上述要求重復訓練幾次，要求學生能基本上達到與節拍器響聲同步反應。這對于今后做其他實驗是有益的。

　　3．調節小球滾動的快慢。用墊塊調整支架的高度，使鋼球滾到接近低端時節拍數為整數，例如第8拍，并在該拍時鋼球經過的位置用粉筆做一個記號。

　　4．觀察小球運動情況。可看到小球沿兩棒越滾越快，開始時速度為0，滾到末端時速度最大。按方法2中的要求重新數著拍子并讓小球從0拍開始滾下，在第4拍時小球經過的位置用粉筆做個記號。當小球在8拍內滾完全程時，比較第0拍至第4拍間小球運動的路程和第4拍至第8拍間小球運動的路程長短，可發現在相同的時間內，后半段的路程較長，說明小球在做變速直線運動。

　　5．測量變速直線運動的時間和路程。將節拍器每拍的時間間隔定為1秒，用刻度尺測量小球在第0拍至第4拍間的路程以及第4拍至第8拍間的路程，連同兩段路程相應的時間，填入表1．9－1中。

　　6．節拍器每拍的時間間隔仍為1秒，記下第5拍時小球經過的位置。用刻度尺測量小球在第0拍至第5拍間運動的路程以及第5拍至第8拍間運動的路程，連同兩段路程相應的時間，填入表1．9－1中。

　　實驗次數第一段路程

　　節拍數時間（秒）路程（厘米）平均速度（厘米/秒）

　　第二段路程全程平均速度（厘米/秒）

　　節拍數時間（秒）路程（厘米）平均速度（厘米/秒）

　　7．節拍器每拍的時間間隔改為0．75秒。重新用墊塊調整支架的高度，調節小球滾動的快慢，使鋼球滾到接近低端時仍為8拍，用粉筆記下第8拍的位置。然后讓小球從高端滾下，記下小球在第4拍時所經過的位置，用刻度尺測量小球前4拍和后4拍所經過的路程，連同相應的節拍數和時間填入上表中。

　　8．同方法7，記下小球從高端滾下時數8拍所經過的位置，用刻度尺測量小球前6拍和后2拍所經過的路程，連同相應的節拍數和時間填入上表中。

　　9．計算平均速度，分析實驗結果。

　　由平均速度公式計算出上表中各段路程的平均速度和全程的平均速度。由實驗結果可以看出：

　　（1）變速直線運動中，各段路程的平均速度并不相等，而且它們也不等于全程的平均速度。

　　（2）物體的運動情況變化時，各段路程的平均速度和全程的平均速度也發生變化。物體經過某段路程的平均速度反映了該物體在這段路程上的運動快慢情況。