2.3 测量匀变速直线运动的加速度 课时教案（表格式）2025--2026年粤教版高中物理必修第一册

2.3《 测量匀变速直线运动的加速度》课时教案
学科 物理 年级册别 高一上册 共1课时
教材 粤教版必修第一册 授课类型 实验探究课 第1课时
教材分析
教材分析
本节内容位于粤教版高中物理必修第一册第二章“匀变速直线运动”的第三节，是连接运动学基本概念与实验技能的关键节点。教材通过引导学生利用打点计时器测量小车在斜面上的运动数据，掌握加速度的计算方法，体现了“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念。本节内容不仅巩固了位移、速度等前序知识，还为后续学习牛顿第二定律打下实验基础，具有承上启下的作用。
学情分析
高一学生已具备初步的运动学知识，如位移、速度、时间的关系，但对加速度这一抽象概念仍停留在公式层面，缺乏直观体验。学生刚接触打点计时器，操作技能生疏，易出现纸带打点不清、数据记录错误等问题。此外，学生在处理实验数据时容易忽略误差分析。因此，教学中应注重动手实践与思维引导相结合，通过任务驱动激发探究兴趣，借助小组合作降低操作难度，帮助学生建立“实验—数据—规律”的科学思维链条。
课时教学目标
物理观念
1. 理解加速度是描述速度变化快慢的物理量，掌握其定义式 a = Δv/Δt 的物理意义。
2. 能通过实验数据推导出匀变速直线运动中加速度的计算公式，并能结合实际情境进行应用。
科学思维
1. 能运用“控制变量法”设计实验，区分速度与加速度的差异，提升逻辑推理能力。
2. 能通过分析纸带上的点迹，建立“时间—位移—速度—加速度”之间的逻辑关系，发展模型建构能力。
科学探究
1. 能独立组装实验装置，正确使用打点计时器获取匀变速直线运动的数据。
2. 能通过逐差法处理纸带数据，计算加速度，并评估实验误差来源。
科学态度与责任
1. 在实验过程中养成实事求是、严谨细致的科学态度，尊重实验数据。
2. 认识到物理实验在验证理论中的重要作用，增强探索自然规律的责任感。
教学重点、难点
重点
1. 掌握利用打点计时器测量匀变速直线运动加速度的实验原理与操作步骤。
2. 学会使用逐差法处理实验数据，准确计算加速度。
难点
1. 理解纸带上点迹间距变化所反映的速度变化规律，建立加速度的直观感知。
2. 正确应用逐差法消除系统误差，提高数据处理的准确性。
教学方法与准备
教学方法
情境探究法、合作探究法、讲授法
教具准备
打点计时器、电火花计时器、纸带、小车、斜面轨道、刻度尺、交流电源、导线、坐标纸
教学环节 教师活动 学生活动
情境导入
【5分钟】 一、生活情境引入，激发探究欲望 （1）、播放视频：高铁启动与刹车过程
教师播放一段高铁从静止加速至300km/h和从高速减速至停止的航拍视频。画面中，列车缓缓驶出站台，速度逐渐加快，车身拉出长长的影子；随后进站时速度平稳下降，最终停稳。教师引导学生观察列车在不同阶段的运动状态变化。
提问：“同学们，你们注意到高铁在启动和刹车时，速度是如何变化的？这种变化是均匀的吗？我们如何用一个物理量来描述这种‘速度变化的快慢’？”
学生可能会回答“越来越快”“慢慢停下来”等描述性语言。教师顺势引出“加速度”这一概念，并强调：“今天我们要做的，不只是说出‘快’或‘慢’，而是要像科学家一样，亲手测量它！”
（2）、回顾旧知，搭建认知桥梁
教师在黑板上写下三个问题，引导学生回忆：
1. 什么是匀变速直线运动？它的速度—时间图像有什么特点？
2. 打点计时器的工作原理是什么？每两个点之间的时间间隔是多少？（提醒学生：使用50Hz交流电时，每两点间时间为0.02s）
3. 如何根据纸带上的点迹判断物体是否做匀变速直线运动？
通过提问，帮助学生激活已有知识，为实验设计提供理论支撑。教师总结：“如果纸带上相邻两点间的距离均匀增加，说明速度在均匀变化，即存在恒定的加速度。” 1. 观看视频，描述高铁运动状态的变化。
2. 回答教师提问，尝试解释“速度变化快慢”的含义。
3. 回忆打点计时器的使用方法和匀变速运动的特征。
4. 思考如何通过实验手段测量加速度。
评价任务 描述准确：☆☆☆
概念清晰：☆☆☆
联系实际：☆☆☆
设计意图 通过真实生活场景激发学生兴趣，将抽象的“加速度”概念具象化；以问题链引导学生回顾已有知识，构建新旧知识的连接，为后续实验探究奠定思维基础。
实验设计
【10分钟】 一、明确任务，设计实验方案 （1）、提出驱动性问题：如何测量小车下滑的加速度？
教师展示实验装置模型：带有滑轮的斜面轨道、小车、打点计时器、纸带。提出核心任务：“现在我们的目标是测量小车沿斜面下滑时的加速度。请各小组讨论：我们需要哪些器材？实验步骤是什么？如何从纸带上获取加速度？”
教师巡视各小组，倾听讨论，适时引导：“你们打算怎么固定打点计时器？纸带如何连接小车？什么时候接通电源？什么时候释放小车？”
（2）、小组汇报，优化实验流程
邀请两组代表分享实验设计方案。第一组可能提出：“先固定打点计时器，把纸带穿过限位孔，一端固定在小车上，接通电源后释放小车。”第二组补充：“应在小车靠近打点计时器处释放，确保打出的点迹清晰。”
教师肯定学生的思考，并补充关键细节：① 打点计时器应固定在斜面高端；② 纸带应平直穿过限位孔，避免摩擦；③ 先接通电源，待打点稳定后再释放小车；④ 实验结束后立即断开电源。
（3）、讲解数据处理方法：逐差法原理
教师在黑板上画出一段理想纸带，标出连续六个点A、B、C、D、E、F，对应时间间隔均为0.02s。设AB=s , BC=s , CD=s , DE=s , EF=s 。
提问：“如果我们用s s 算出Δs，再除以T ，能得到加速度吗？但如果前几个点不清晰怎么办？”
引导学生发现：若前几点模糊，直接使用前段数据会导致误差。引出逐差法：
将数据分为两组：s s , s s , s s （假设s 存在），每组间隔3T。
公式推导：s s = a(3T) = 9aT a = (s s )/(9T )
同理得：a =(s s )/9T , a =(s s )/9T , a =(s s )/9T
最终加速度 a = (a +a +a )/3 = [(s +s +s ) (s +s +s )] / 9T
强调：“逐差法充分利用所有有效数据，减少了偶然误差，是我们处理此类实验数据的标准方法。” 1. 小组讨论实验方案，明确操作步骤。
2. 派代表汇报设计思路，听取他人建议。
3. 理解逐差法的原理及其优势。
4. 记录实验注意事项和数据处理公式。
评价任务 方案合理：☆☆☆
表达清晰：☆☆☆
理解深入：☆☆☆
设计意图 通过任务驱动促进合作学习，让学生主动建构实验方案；教师适时点拨，规范操作流程；重点讲解逐差法，突破数据处理难点，培养学生科学的数据分析意识。
实验操作
【15分钟】 一、动手实践，采集实验数据 （1）、分组实验，教师巡回指导
将全班分为6个实验小组，每组4人，分工明确：一人负责装置调试，一人操作电源，一人释放小车，一人记录数据。教师发放实验记录表，包含点迹编号、对应位移、时间间隔等栏目。
教师强调安全与规范：“连接电路时注意绝缘，不要触碰裸露导线；小车释放后不要用手去抓；实验完毕及时断电。”
各小组开始实验，教师巡视，重点关注：
① 打点计时器是否稳固，纸带是否顺畅；
② 是否先通电后放车；
③ 点迹是否清晰可辨；
④ 数据记录是否及时准确。
对操作不当的小组及时纠正，如发现某组纸带打点过密，提醒他们适当抬高斜面角度；若点迹不清，检查电压是否正常。
（2）、选取典型纸带，进行示范分析
待多数小组完成实验后，教师选取一条点迹清晰、间距均匀递增的纸带，投影至大屏幕。带领学生一起识别点迹，测量各段位移。
例如：s =2.45cm, s =2.88cm, s =3.30cm, s =3.72cm, s =4.15cm, s =4.57cm。
指导学生填写数据表，并提醒单位换算（cm→m），时间间隔T=0.02s。
（3）、引导学生初步判断运动性质
提问：“观察这些数据，s s =0.43cm, s s =0.42cm, s s =0.42cm……差值基本相等，说明什么？”
学生回答：“说明在相等时间内位移增量相同，符合匀变速直线运动特征。”
教师肯定：“很好！这说明我们的实验成功捕捉到了匀加速过程。” 1. 小组分工合作，完成实验操作。
2. 准确测量并记录纸带上的位移数据。
3. 初步分析数据，判断运动类型。
4. 遇到问题及时与同伴或老师沟通。
评价任务 操作规范：☆☆☆
数据真实：☆☆☆
协作良好：☆☆☆
设计意图 通过亲自动手实验，增强学生的实践能力和团队协作意识；教师全程监控，确保实验安全与数据有效性；利用真实数据建立物理模型，强化“实验验证理论”的科学观念。
数据分析
【10分钟】 一、处理数据，计算加速度 （1）、应用逐差法，分步计算
教师引导学生使用之前推导的逐差法公式：
a = [(s +s +s ) (s +s +s )] / 9T
代入数据：
s +s +s = 3.72 + 4.15 + 4.57 = 12.44 cm = 0.1244 m
s +s +s = 2.45 + 2.88 + 3.30 = 8.63 cm = 0.0863 m
ΔS = 0.1244 0.0863 = 0.0381 m
T = 0.02 s T = 0.0004 s
9T = 0.0036 s
a = 0.0381 / 0.0036 ≈ 10.58 m/s
教师强调：“这是我们在实验条件下测得的加速度值，接近重力加速度的分量，合理。”
（2）、误差分析，提升科学素养
提问：“为什么我们测得的结果不是严格的匀加速？有没有可能小于理论值？”
引导学生思考误差来源：
① 摩擦阻力：斜面与小车之间存在摩擦，导致加速度偏小；
② 空气阻力：高速运动时不可忽略；
③ 测量误差：刻度尺读数时的估读误差；
④ 打点不稳定：电压波动导致打点间隔不严格相等。
教师总结：“没有任何实验是完美的，发现误差并分析其来源，正是科学研究的重要部分。”
（3）、拓展思考：若改用电火花计时器，有何优势？
教师介绍电火花计时器无需接触纸带，摩擦更小，打点更清晰，适合高速运动测量。鼓励学生课后查阅资料，比较两种计时器的优劣。 1. 使用逐差法公式计算加速度。
2. 分析实验误差的可能来源。
3. 理解测量结果的相对性与科学性。
4. 思考改进实验的方法。
评价任务 计算准确：☆☆☆
分析全面：☆☆☆
反思深刻：☆☆☆
设计意图 通过系统化数据处理，巩固逐差法的应用；引导学生进行误差分析，培养批判性思维和科学态度；拓展知识视野，激发进一步探究的兴趣。
课堂总结
【5分钟】 一、升华主题，感悟科学精神 （1）、回顾全过程，构建知识网络
教师带领学生回顾本节课的主线：
“我们从高铁的启动现象出发，提出了‘如何测量加速度’的问题；接着设计实验方案，动手操作获取数据；再通过逐差法处理数据，最终得到了加速度的数值。整个过程，正是伽利略、牛顿等科学巨匠探索自然规律的缩影。”
在黑板上绘制思维导图：
问题 → 假设 → 实验 → 数据 → 分析 → 结论 → 反思
（2）、引用名言，激励科学追求
教师深情讲述：“爱因斯坦曾说：‘我没有什么特别的才能，不过是保持了强烈的好奇心罢了。’今天我们每个人都是小小科学家，用自己的双手触摸物理的脉搏，用数据说话，用逻辑推理。也许你们测出的加速度并不完美，但这份严谨求实的态度，比结果本身更珍贵。”
（3）、情景化收尾，连接未来学习
“想象一下，如果我们将这个斜面无限延长，小车会一直加速下去吗？它的受力情况又是怎样的？这些问题，将在下一章‘牛顿第二定律’中揭晓。物理的世界，就像一条不断延伸的纸带，每一个点迹都记录着我们探索的脚步。” 1. 跟随教师回顾实验流程。
2. 理解科学探究的基本范式。
3. 感受物理学习的意义与价值。
4. 对后续课程产生期待。
评价任务 回顾完整：☆☆☆
感悟深刻：☆☆☆
展望积极：☆☆☆
设计意图 通过结构化回顾帮助学生梳理知识脉络；引用科学家名言升华情感态度；以诗意语言连接前后知识，激发持续学习的动力，实现知识、能力与价值观的统一。
作业设计
一、实验报告撰写
请每位同学根据本组实验数据，撰写一份完整的实验报告，包含以下内容：
1. 实验目的：测量匀变速直线运动的加速度。
2. 实验原理：写出加速度的定义式及逐差法公式。
3. 实验器材：列出所用仪器名称。
4. 实验步骤：简要描述操作流程。
5. 数据记录：画出纸带示意图，标注各段位移值（单位：cm）。
6. 数据处理：使用逐差法计算加速度，写出详细计算过程（注意单位换算）。
7. 误差分析：至少写出两点可能的误差来源。
8. 实验结论：总结本实验是否成功验证了匀变速直线运动，并给出加速度值。
二、拓展思考题
1. 若实验中使用的交流电源频率实际为49Hz，而我们仍按50Hz计算时间间隔，会对加速度的测量结果产生什么影响？请说明理由。
2. 查阅资料，比较电磁打点计时器与电火花计时器的工作原理、优缺点及适用场景，制作一张对比表格。
3. 设计一个实验方案，利用手机慢动作拍摄功能测量自由落体运动的加速度，写出基本思路和所需器材。
【答案解析】
一、实验报告
评分标准：
- 原理正确（2分）
- 步骤清晰（2分）
- 数据真实（2分）
- 计算准确（2分）
- 误差分析合理（1分）
- 结论明确（1分）
二、拓展思考题
1. 若频率偏低（49Hz），实际周期T=1/49≈0.0204s > 0.02s，但我们仍用0.02s计算，则T 偏小，导致计算出的加速度a偏大。
2. 对比要点：电磁式需复写纸，摩擦大；电火花式无接触，精度高；电压要求不同等。
3. 思路：用手机拍摄小球自由下落过程（慢动作60fps以上），选取两帧图像，测量下落距离Δh，时间间隔Δt=1/60s，利用h= gt 估算g值。
板书设计
2.3 测量匀变速直线运动的加速度
【主线】问题 → 实验 → 数据 → 结论 → 反思
【实验原理】
a = Δv / Δt
匀变速：Δs = aT
【逐差法】
a = [(s +s +s ) (s +s +s )] / 9T
【误差来源】
摩擦阻力
测量误差
打点不稳定
【科学精神】
好奇心 + 实验验证 = 真理之路
教学反思
成功之处
1. 以高铁视频导入，贴近生活，有效激发学生探究兴趣，课堂参与度高。
2. 采用小组合作实验，分工明确，学生动手能力得到充分锻炼，多数小组能获取有效数据。
3. 逐差法讲解结合板书推导，逻辑清晰，学生掌握情况良好，计算准确率较高。
不足之处
1. 部分小组因操作不熟练导致纸带打点模糊，影响数据采集，今后应增加课前演示环节。
2. 个别学生在单位换算（cm→m）时出错，反映出基础计算能力仍需加强。
3. 时间分配略显紧张，误差分析环节未能深入展开，部分学生理解不够透彻。