浅谈“匀变速直线运动的加速度”实验改进

江桂林

摘 要：“匀变速直线运动的加速度”探究实验的设置目的本就是通过亲身操控打点计时器，小车等实验器材，通过观察小车的直线运动行驶过程和记录整个实验过程的数据感受加速度这一物理矢量的存在和作用原理。“匀变速直线运动的加速度”的探究实验过程中，需要应用到的器械较多，可能存在的实验误差也较多。为了方便我们的探究性试验能够顺利进行，减小或避免误差发生的可能，本文就“匀变速直线运动的加速度”探究实验的器械使用方面和操作方法上进行了改进改动，以较为精准的实验探究为我们学习相关物理知识构建立体清晰的三维构思模型，强化了我们对“匀变速直线运动加速度”这一知识模块的理解记忆。

关键词：匀变速直线运动;加速度;打点计时器;实验方案;实验探究

我们已经对匀变速直线运动的概念和基本推导公式有了详细的了解，速度均匀发生变化的直线运动即为匀变速直线运动，在匀变速直线运动的运动过程中，速度的变化量和时间的变化量之比即为加速度，在整个直线运动过程中加速度保持不变，即为匀变速直线运动。推导公式中我们一般以a=（Vt-Vo）/t作为加速度的表现公式，在日后的解题过程中，加速度可以作为物理矢量被套用进入其他物理量的推导过程中。但是，物理推导公式本身繁多，且各个物理量之间的联系较为密切，如果概念构建不够清楚，很可能会为以后的公式推导造成概念混淆问题。通过进行匀变速直线运动的加速度的探究实验学习，我们可以较为清晰地观察到加速度的实际物理作用过程，强化理解记忆。按照教材进行了匀变速直线运动的加速度的探究实验后，我们发现教材中的实验探究过程整体不够严密，精准性有待改善，且操作起来较为麻烦，本文就此类弊病进行了实验改进。

1.“匀变速直线运动的加速度”探究实验概述

1.1实验原理概述

在匀速加速的加速度条件下，物体做直线运动的整体过程中，连续相等时间的位移情况是一样的，即S2-S1=S3-S2=S4-S3=S（n）-S（n-1），各个连续相等时间段内的位移量的相差量相等，不做变化。一般对于匀变速运动的加速度的求解公式，我们利用逐差法逐差法来表达：S6-S3=S5-S2=S4-S1=3at2，a为加速度，t为相邻两计数点之间的时间差。在已知条件下，我们可以得出a1，a2等的数值，再通过计算a1和a2等数值的平均值方可得出a，即最后所求匀变速直线运动的加速度。

整个实验过程中我们需要把握的物理量有各个计数点之间的刻度距离，计数点之间的时间距离，各个点之间的刻度数值，记录各计数点的时间，以及加速度的最终计算数值

1.2实验探究的器材准备

本次试验需要对单位距离进行刻度打点记录，且需要准备能进行匀变速直线运动的物体，并为物体做匀变速直线运动提供环境条件，整个实验过程需要精准的刻度记录仪器，所以关于本次实验的器材准备，大致准备器材为：打点计时器，纸带，复写纸，低压电源，长木板，刻度尺子，砝码，绳子，导线

在长木板的选用上应注意其用途，为了给做匀变速直线运动的小车提供可做该运动的适合面，在木板取材上应注意木板的粗糙度和平整度，不宜过于粗糙，也不宜在木板表面出现凹凸不平的情况，为了方便记录打点数据，木板一端应配备滑轮

1.3实验过程

将长木板放置于桌面上，系有滑轮一端的木板应伸出桌面，在另一端没有滑轮的末尾处装置好打点计时器，连接低压电源。用绳子系住车子，绕过滑轮，另外一端用来固定小车，之后，将小车放置在打点计时器附近，将低压电源与打点计时器连接起来，接通电源，打开开关，确定好小车位于打点计时器的标准出发点处之后，放开小车使其运动，在打点计时器打完三次点后，观察纸带打点情况，以刻度尺进行客服距离测量并记录，以5个连续时间间隔为计时单位，测算各个计数点的速度，最终求得a的平均值。

2.“匀变速直线运动的加速度”探究实验不足之处

2.1实验过程容易出现操作失误导致结果误差

在“匀变速直线运动的加速度”探究实验中，由于整个实验过程较为简单，仅有实验探究意义，所以在配备实验器材的选用上其实较为简陋，成本低廉，在实际操作情况中容易因器材选用或操作不当导致实验误差。比如纸带和绳子的应用上，必须与木板平行，不然就会导致小车无法做匀变速直线运动或导致打点数值不准;砝码落地不可与小车与滑轮相撞，否则也会导致整个实验结果误差等。此类由于实验器具操作不当或操作不便所导致的实验失败结果或较大的实验误差，都极容易影响我们对于加速度的推算认知和套用计算，无法以实验启发我们的做题思路。所以，在往后的实验过程中，我们应更新实验器械，以精准的实验数据和简便的实验过程强化我们的实验记忆。

2.2实验过程繁琐，需要重复计算以提高精准性

在开展“匀变速直线运动的加速度”的探究实验中，我们需要安装拼接许多的实验装置，需要寻找较多的实验器材，还需要对已得的实验结果重复进行检查推算，才能最终得出实验结果。多种实验器材的寻找选用和拼接组装，浪费了大量时间，容易出现实验误差的器材，令我们不得不重复实验，并进行计算。上述情況的出现，浪费了许多实验时间，使得学习效率低下，且实验过程处理难度较高，操作难度较大，十分不利于动手操作。

3.“匀变速直线运动的加速度”实验改进

在以往“匀变速直线运动的加速度”探究实验过程中，所用实验器材较多，较为简陋，整个实验过程中因操作器材所含的不可控因素较多。因此，我们应简化器材使用量，利用新兴实验器材来替代以前的实验器材使用，比如磁控电子秒表的使用，在磁控开关受到磁铁作用时，电子秒表就会开始计时，磁铁作用消失则停止计时，第二次作用则又开始计时，利用这一原理，我们可以以此控电子秒表代替打点计时器和纸带等器材的使用，一方面简化了器材使用，一方面提高了整体精准性，另一方面较为简易，易于操控，更便于我们进行实验。引进这一思路，我们可以尽可能在实验过程中，利用可利用范围内较为精准且便于操控的实验工具进行实验探究，简化实验过程，降低实验难度，方便我们以实践丰富认知。

结语

精准性和简约性是进行教学实验的基本实验设计理念，为了丰富我们的实践操作经验，简化整个实验的过程，降低实验操作难度，提高我们对于相关物理知识的立体记忆。我们应举一反三，利用使用原理相同却更为简易精准的实验工具进行实验开展，使我们的实验探究更富有学习意义。

参考文献

[1]曹延军.巧用公式解难题――匀变速直线运动求解的十个类型及解法[J].延安职业技术学院学报，2013，27（3）：44-45.

[2]韩波.解决匀变速直线运动问题的方法[J].科技视界，2013，（7）：123.