1、课题 4：测定自由落体运动的加速度（本课题可以在高一必修课上使用）机型：TI-83+其它器材准备：打点计时器、低压交流电源、纸带、重锤和刻度尺； CBR 测距仪、专用联接线。铅球。教学过程：一、自由落体运动定义：只受重力作用的物体由静止下落的运动叫做自由落体运动。如果空气阻力与物体所受的重力相比可以忽略不计，也可以看作是自由落体运动。二、实验一：利用匀变速直线运动的特点测重力加速度1原理：做匀变速直线运动的物体，在两个连续相等的时间 T 内的位移差等于其加速度与 T 平方的乘积。即。22SaII2方法：重锤带着纸带自由下落，用打点计时器记录纸带的运动。测出 SII、S I 和 T 即可求得加速
2、度 a的大小。三、实验二：应用基本规律测重力加速度1原理：因为自由落体运动的初速度为零，从高为 h 处自由下落铅球的运动时间为 t。则：2ta2方法：用 CBR 测铅球自由下落运动的 h 和 t（见图 1） 。铅球下落时注意安全，落地点应为沙坑。3CBR 开机方法：用专用接线连接 TI83Plus 和 CBR。按 ON 键打开 TI83Plus 电源。按应用功能键 APPS，进入 Applications 界面（见图2） 。按数字键 2 选择 CBR/CBL 功能（见图 3） 。图 1图 2 图 3按 ENTER 回车键，进入 CBR/CBL 主菜单（见图 4） 。4.CBR 参数设定：在 C
3、BR/CBL 的主菜单上，按数字键 3，选择 RANGER 测距仪（见图 5） 。再按 ENTER 回车键进入 MAIN MENU 测距仪主菜单（见图 6） 。按数字键 1，选择 SETUP，启动工作设定菜单 MAIN MENU（见图 7） 。按 、 光标键将光标移动到 REALTIME 项，按 ENTER 选择 NO。按 光标键将光标移动到 TIME(S)，用数字键设定时间为 1 秒。按 光标键将光标移动到 DISPLAY 项按 ENTER 选择 DIST，即位置-时间图象。按 光标键将光标移动到 BEGIN ON 按 ENTER 选择 ENTER。将光标下移动到 SMOOTHING 项按
4、ENTER 选择HEAVY。将光标下移动到 UNITS 项按 ENTER 选择 METERS。最后将光标上移到右上角的 START NOW 按ENTER进入等待工作状态。5.一切就绪后，先按 ENTER,然后立即释放铅球。CBR 上的指示灯闪烁时，说明正在工作。测量结束，几秒钟数据传输后，即可在 TI83 Plus 上获得位置-时间图象（D-T 图） （见图 8） 。6数据处理：在 TI83 Plus 的位置 -时间图象上，按右移光标键，使光标停在运动开始点上，记录下数据（x 1、y 1） （见图 9） 。再将光标到运动结束点上，记录下数据（x 2、y 2） （见图 10） 。图 6 图 7图
5、 5图 4图 10图 8 图 9利用公式 a=2h/t 2 求出加速度 a 的大小。四、实验三：利用 V-T 图象进行函数拟合1无须重复实验，在 TI83 Plus 显示位置-时间图象的情况下，按 ENTER 键进入 PLOT MENU（见图11） 。按 2 查看 v-t 图象，按 ENTER 键回到 PLOT MENU。如果已经关机，可按开机步骤进行，当进入MAIN MENU 测距仪主菜单即出现图 6 时，按 4 即可进入 PLOT MENU（见图 11） 。2在 MAIN MENU 图 9 情况下，按 4 打开图表工具菜单 PLOT TOOLS（见图 12） 。按数字键 1，打开选择区域功
6、能。右移光标到中间直线段的左端（见图 13） ，按 ENTER 键选定 LEFT BOUND。再右移光标到中间直线段的右端（见图 14） ，按 ENTER 键选定 RIGHT BOUND。则屏幕上出现选定的那段图象（见图 15） 。3函数拟合按 MODE 功能键，三次下移光标键 ，按 ENTER 确定 Func 函数功能（涂黑） （见图 16） 。按 STAT 进入统计功能（见图 17） 、按 5，选择 SETUP EDITOR，并按 ENTER。按 STAT 和 1，进入 STAT EDIT 菜单中 EDIT 功能（见图 18） 。表中 L1记录的是时间，L 2是对应 L1的位置，L 3是对
7、应 L1的速度值。4按 Y=，按 CLEAR 清屏（见图 19）,按 2nd、 STAT PLOT（屏幕下左一键） ，进入统计图表功能（见图图 11 图 12图 17 图 18图 19 图 20图 13 图 14图 16图 1520） 。再按1显示 PLOT 1 的统计图编辑器（见图 21） 。5按 ENTER 使 PLOT1 涂黑，表明开启了 PLOT 1 功能，按 、 ENTER 选择第一种图表（散点图） 。按 、2nd 和 L1 指定 X 轴为 L1 数组；按 、 2nd 和 L3 指定 Y 轴为 L3 数组；按 、 、 和 ENTER 选择 为数据点标记（见图 21） 。6按 ZOOM
8、 键，按 9 选择 ZOOMSTAT（为当前统计数组设置值） （见图 22） 。屏幕显示出新的 v-t 图象（见图 23） 。7按 STAT、 进入 STAT CALC 拟合函数设定菜单（见图 24） 。根据图象，估计可能的函数来拟合数据。按你所选择的函数序号将函数名粘帖到屏幕（见图 25） 。按 2nd、 L1、 ， ； 2nd、 L3、 ， 对拟合函数进行赋值。按 VARS、 ，进入子菜单（见图 26） 。按 1 选择 FUNC，再按 1 粘贴函数名 Y1 到屏幕（见图 27） 。按 ENTER 执行取定的函数与实验数据的拟合。屏幕显示该函数的情况。按GRAPH显示拟合的图象情况（见图 2
9、8） 。如果需重新拟合，可按Y=，按CLEAR清除原函数。再按 、 ENTER 打开 PLOT 1。然后重复步骤 7即可。拟合成功后，按 Y=显示 Y=编辑器，记录下函数的一次项的数值即为加速度。8函数名对照表：图 23 图 24图 25 图 26图 27 图 28图 22图 211：1-Var Stas 计算一元统计 7：QuartReg 四次函数拟合数据2：2-Var Stas 计算二元统计 8：LinReg(a+bx) 一次函数拟合数据3：Med-Med 计算中位数线 9：LnReg 对数函数拟合数据4：LinReg(ax+b) 一次函数拟合数据 0：ExpReg 指数函数拟合数据5：Q
10、uadReg 二次函数拟合数据 A：PwrReg 幂函数拟合数据6：CubicReg 三次函数拟合数据 B：Logistic 逻辑函数拟合数据六、思考与讨论1实验中为什么选用铅球？而不用木球、排球或乒乓球？2三种方法的优点和缺点各是什么？哪一种方法测量得到的结果更准确？3怎样才能尽量减少空气阻力对实验的的影响？上海市上海中学 杨新毅评重力加速度概念是高中物理学的重点，本课题运用三种不同的方法来测定重力加速度，使学生开拓思维，提高了综合应用知识的能力。应用 CBR 研究自由落体运动，能准确、即时地反馈信息。可重复进行实验，使学生能在最短时间里自主完成科学研究，提高了课堂教学的效率。另外，通过对实验数据的函数拟合，使学生进一步体会到从复杂现象中进行抽象，运用归纳法进行探究的科学研究方法。提高了学生的科学素养。
