1. 试卷中的实验题
为了测量滑块在气垫导轨上的加速度,小明安装了一个
如图1所示,滑块在牵引力作用下通过两个光电门匀速加速,配套的数字毫秒表记录遮光板通过第一个光电门的时间。
,通过第二个光电门的时间为
遮光板开始遮盖第一光电门到开始遮盖第二光电门的时间为
留学之路, 然后:
图1
(1)滑块通过光电门1时的速度
m/s,滑块通过光电门 2 时的速度
=m/s。滑块的加速度a=m/s2(所有结果四舍五入到两位有效数字)
2.参考答案分析
(1)[1] 可以近似地认为很短时间内的平均速度等于瞬时速度,滑块通过光电门1时的速度为
[2] 滑块通过光电门 2 时的速度
[3] 滑块的加速度为
3. 学生提问
有位学生对答案表达了不同的看法。他认为,在匀速加速运动中,
,
可以精确的认为是遮光条在通过光电门1和光电门2的中间时刻的瞬时速度,以及这两个速度之间的时间
应该是2.90秒,所以滑块的加速度是
在
如图2所示,设遮光板覆盖第一个光电门的时间为0时间,设遮光板覆盖第一个光电门到第二个光电门的时间为0时间。
,刚过第一个光电门的时间为0.3s,刚过第二个光电门的时间为3.1s,则遮光板经过第一个光电门的中间时间为0.15s,遮光板经过第二个光电门的中间时间为3.05s,所以
四、问题分析
通过在网上搜索这个问题,
两者均采用0.3s这个值,这道题跟人教版必修1第34页第4题很像,人教版原题如下:
为了测量滑块在气垫导轨上的加速度,在滑块上安装了2.0 cm宽的遮光条,如图3所示,滑块在牵引力作用下通过两个光电门,配套的数字计时器记录了遮光条通过第一个光电门的时间。
,通过第二个光电门的时间
为测定气垫导轨上滑块的加速度,从遮光条开始覆盖住第一个光电门到开始覆盖住第二个光电门的时间t为2.5s,试估算滑块的加速度。
教师用书提示:滑块通过光电门 1 时的速度
滑块通过光电门2的速度
滑块的加速度为
试卷中的题目解答与教师用书上的解答相同,采用近似处理方法。由于遮光条通过光电门的时间很短,当时间很短时为测定气垫导轨上滑块的加速度,我们可以认为这段的平均速度近似等于这段内任意时刻的瞬时速度。因此,遮光条接触光电门1和光电门2时的速度分别为
和
根据加速度的定义,可以得到两个光电门之间滑块的加速度。
五、结论
仔细分析学生的思维过程,我们发现他们的思维过程是正确的,能够比较准确地得到滑块的加速度。从结果来看,虽然两者的差异只有0.002,但在精度不高的情况下,我们可以忽略它。然而,当题目没有明确要求我们估算加速度时,很明显
=0.29s更加符合题意,说明该学生的解答效果较好。
6. 反思
学生是教师成长的沃土,我们的经验来源于学生,最终也回归到学生。