芻議“貼紙帶法”在“探究速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中的應用

張立那

物理學是一門以實驗為基礎的學科，物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)、物理理論的建立大多以實驗為基礎．實驗探究是培養(yǎng)學生物理學科核心素養(yǎng)的重要途徑．在新課程新高考背景下，物理試題更加注重對“情境”的考查和理解，將立德樹人的要求融入到物理情境中去．

本文討論用“貼紙帶法”探究小車速度隨時間的變化規(guī)律，借助不同的實驗數(shù)據(jù)處理方案在培養(yǎng)學生的關鍵能力的同時，加深其對必備知識的理解．

在“探究小車的速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中，學生通常需要掌握以下幾點：

１）了解不同打點計時器的構造、工作原理、工作特點．

２）會運用逐差法求解加速度，運用平均速度求打下某點時的瞬時速度大小．

３）能結合物理規(guī)律及數(shù)學表達式處理圖線信息，理解斜率、截距等所表示的物理含義．

掌握勻變速直線運動圖像規(guī)律是解決本實驗的前提，結合實驗原理與運動學特點是解決本實驗的關鍵．

實驗情境 在探究小車速度隨時間變化規(guī)律的實驗中，實驗裝置如圖１所示，已知所用電源頻率f＝５０Hz，圖２是兩種打點計時器，分別是電火花打點計時器和電磁打點計時器．

分析 應用逐差法求加速度是本實驗的常用方法，本文不再贅述．貼紙帶法也是處理此類問題的一種方法，其方案如下．

將紙帶沿計數(shù)點剪斷，得到６段紙帶，由短到長依次并排貼在xOy 坐標系中，如圖４所示，各段緊靠但不重疊．最后將各紙帶上端中心點連起來進行擬合，可得到一條直線．對該圖線可提出以下不同的理解和處理方案．

綜上所述，用“貼紙帶法”探究小車速度隨時間的變化規(guī)律，不僅考查打點計時器的基本使用，同時考查了圖像圖表處理等實驗操作．該方法有助于培養(yǎng)學生應用物理規(guī)律處理實驗數(shù)據(jù)等核心素養(yǎng)，同時開拓學生思路，培養(yǎng)探究精神及發(fā)現(xiàn)物理學科自然之美，是一種創(chuàng)新性的實驗處理方案．