人教版必修1 實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律 第1課時 教案.doc

2.1 實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律備課資源完成本實驗的一些建議：1. 打點計時器紙帶限位器要與長木板縱軸位置對齊再固定在長木板上，使紙帶、小車、拉線和定滑輪在一條直線上。小車要選擇在木板上運動不跑偏或跑偏較小的車。2. 牽引小車的鉤碼以100 g以內(nèi)為宜。若用到150 g以上，則紙帶上打出的點數(shù)不能滿足以0.1 s為計數(shù)點取6組數(shù)值的要求。解決辦法：用小沙桶替代鉤碼。沙桶及沙的質(zhì)量在40100 g之間取三種不同質(zhì)量，可用托盤天平稱量沙桶和沙子。若用50 g鉤碼，取至150 g時打出的紙帶計數(shù)點之間的時間間隔可減小至008 s或006 s，可以滿足6組以上數(shù)據(jù)的要求。為防鉤碼落地損傷鉤碼，可在地面鋪泡沫塑料墊。小沙桶可選擇能裝100 g以上砂子的帶蓋塑料瓶。3. 在小車后面安裝紙帶的方法如圖2-1-1所示。使小車運動時保持紙帶與打點計時器平面、木板平行，減少摩擦力影響。注意調(diào)整滑輪高度，使拉車的線與木板平行，減少拉力的變化。4. 開啟電源，待打點計時器工作穩(wěn)定后釋放小車，同時用一只手在定滑輪一端準備接住小車，防止小車撞擊定滑輪，防止小車落地。即使安裝了防撞擋板，也要防止小車落地。關斷電源后再取紙帶，取下紙帶后，將所用鉤碼質(zhì)量標注在紙帶上，并給紙帶編號。5. 紙帶上的點先取零點和計數(shù)點進行編號再測距離。測量長度時不要用短刻度尺分別測量相鄰兩個計數(shù)點間的長度，最好用長刻度尺對齊各計數(shù)點（不移動尺子）讀出各計數(shù)點間長度值，避免測量誤差的積累。6. 在坐標紙上畫v-t圖象時，注意坐標軸單位長度的選取，使圖象分布在坐標平面的大部分面積。教學目標一、知識與技能1. 能熟練使用打點計時器。2. 會根據(jù)相關實驗器材，設計實驗并完成操作。3. 會處理紙帶求各點瞬時速度。4. 會設計表格并用表格記錄并處理數(shù)據(jù)。5. 會用v-t圖象處理數(shù)據(jù)，描述物體運動規(guī)律。二、過程與方法1. 初步學習根據(jù)實驗要求，設計實驗，探究某種規(guī)律的研究方法。2. 初步學會根據(jù)實驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)規(guī)律的探究方法。三、情感、態(tài)度與價值觀1. 體會進行實驗設計的思路方法，體會物理學的研究方法、研究思想。2. 通過實驗探究培養(yǎng)學生進行科學探究的思想方法，以及探索物理規(guī)律的興趣與愛好。教學重點、難點教學重點1. 圖象法研究速度隨時間變化的規(guī)律。2. 對運動的速度隨時間變化規(guī)律的探究。教學難點1. 各點瞬時速度的計算。 2. 對實驗數(shù)據(jù)的處理規(guī)律的研究。教學過程一、導入新課很多物體的運動時快時慢，即物體的速度隨時間不斷變化，并且速度隨時間變化遵循不同的規(guī)律。那么怎樣探究物體運動時速度與時間的變化規(guī)律呢？這節(jié)課我們以小車在重物牽引下的運動為例，探究一下小車速度隨時間的變化規(guī)律。板書：第一節(jié) 實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律二、進行新課（一）問題猜想及實驗設計教師提問：小車的速度隨時間變化規(guī)律有幾種可能？怎樣直觀你的猜想？學生回答：小車的速度變化可能是先快后慢、先慢后快、均勻變化等?？山Y(jié)合速度圖象描述猜想。教師提問：提示如何測量出不同時刻的小車運動速度？設計實驗方案。學生討論：學生回答：在車的后面固定一紙帶，讓紙帶通過打點計時器。小車運動時，打點計時器在紙帶上記錄了小車的運動情況，在計數(shù)點上標記時刻，計算出計數(shù)點所對應的瞬時速度，最后用v-t圖象研究小車的速度。教師評價后指導學生：很好，我們還應該注意什么事項，以及怎樣設計實驗步驟呢？（二）進行實驗學生活動：分組討論實驗過程中注意事項以及實驗步驟。教師提問：開始釋放小車時，應使小車靠近打點計時器這是為什么？學生回答：這樣可使紙帶上打的點盡可能多一些。教師提問：在測小車的加速度時，是先接通電源讓計時器工作后，再放開小車，還是先放小車后接通電源讓計時器工作？學生回答：為使紙帶上打的點盡可能多一些，先接通電源讓計時器工作后，再放開小車。教師提問：要防止鉤碼落地和小車跟滑輪相撞應怎辦？ 學生回答：當小車到達滑輪前及時用手按住它。學生活動：設計實驗步驟，并完成實驗。教師活動：投影展示實驗步驟，并引導學生對比糾正。實驗步驟：1. 附有滑輪的長木板平放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路。2. 用一條細繩拴住小車使細繩跨過滑輪，下邊掛上適量的鉤碼，讓紙帶穿過打點計時器，并把紙帶的一端固定在小車的上面。3. 把小車停在靠近打點計時器處，接通電源后釋放小車，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一列小點。換上新的紙帶，重復實驗三次。教師指導：建議同學們在動手操作之前，可以先在頭腦中實驗，提前思考實驗順序和注意事項，可以先想一想練習時用打點計時器。教師活動：引導學生正確進行器材安裝，進行合理、規(guī)范的操作，得到一條點跡清晰的紙帶。學生進行實驗，老師巡回指導，引導學生“三思而后行”，注意實驗邏輯性、合理性及其相關注意事項，而且確保準確，并巡視全場，對出現(xiàn)的問題予以及時糾正，幫助實力較弱的小組實現(xiàn)實驗。對學生出現(xiàn)的問題，可拿出來讓全班同學參與解決，比如：“有的同學先松手，再開打點計時器電源；有的同學則反之。哪種好？為什么？”這樣讓學生參與討論，調(diào)動學生思考的積極性和主動性。（三）數(shù)據(jù)處理及實驗結(jié)論教師活動：指導學生分組進行數(shù)據(jù)處理。401235x1x2x3x4x5教師指導：1. 如圖2-1-2所示舍掉紙帶開頭一些過于密集的點跡，找一個適當?shù)狞c作為計時起點，并記為0點。 圖2-1-22. 若從起點開始，每隔4個點取一個計數(shù)點，分別記為1、2、3、4、5點，相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔為多少秒？學生回答：。3. 用直尺分別測量各個計數(shù)點間的距離，填入下表。通過觀察、思考，看看相鄰的兩個計數(shù)點間的距離有什么規(guī)律？ 教師指導：相鄰的距離之差是一個定值。這是勻變速直線運動一個很重要的特點，也是判斷一個直線運動是不是勻變速直線運動的一個依據(jù)。4. 根據(jù)相鄰的兩個計數(shù)點間的距離分別測量中間的計數(shù)點1、2、3、4的瞬時速度，把各個計數(shù)點的瞬時速度填入下表。教師點撥：求計數(shù)點瞬時速度公式舉例：，t =0.1s。計數(shù)點序號12345計數(shù)點對應的時刻（s）0.100.40各計數(shù)點間的距離通過各計數(shù)點的速度（cm/s）（四）做出物體的速度時間圖象。學生活動：做出物體的速度時間圖象。教師指導：運用圖象來處理物理實驗數(shù)據(jù)，這是一個難點，作圖象時要標明橫縱坐標軸代表的物理意義，選擇合適的標度，以各點瞬時速度v為縱軸，時間 t為橫軸，不在同一直線上的點盡量均勻分布在直線的兩側(cè)。教師活動：教師展示學生作出的圖象，并進行鼓勵性評價。學生活動：根據(jù)圖象得出小車運動速度隨時間變化的規(guī)律。教師提問：你根據(jù)小車的 v-t圖象，能得出什么結(jié)論？學生討論后回答：1. 時間增加相同的，速度也會增加相同的，即在相同時間內(nèi)速度的變化相等。2. 從函數(shù)關系看： ，速度隨時間均勻增加。師生共同得出實驗結(jié)論：小車的速度隨時間均勻增加（變化），小車做勻變速（a不變）的直線運動。教師引導學生思考嘗試下面的實驗：1. 某同學用以下方法繪制的小車的v-t圖象，先把紙帶每隔0.1s 剪斷，得到若干短紙條，再把這些紙條并排貼在一張紙上，使這些紙條下端對齊，作為時間軸，標出時間，最后將紙條上端中心連起來，于是得到v-t圖象。請你按以上辦法繪制這個圖象。這樣做有道理嗎？說說你的看法。教師點撥：剪下的紙條長度表示0.1s時間內(nèi)位移大小，可近似認為速度v=，紙條長度可認為表示速度。2. 某組同學實驗過程中將固定打點計時器一端的木板墊高，使木板有一傾斜角度，是否對實驗結(jié)果有影響？畫出的圖象有什么不同？答案：無；圖象與時間軸的夾角不同。三、課堂小結(jié)通過本節(jié)課的學習，我們要掌握科學探究的方法和步驟，以及實驗時應注意的一些問題，并且學會利用表格和圖象處理數(shù)據(jù)的方法。四、布置作業(yè) 教材p33 問題與練習2、4題。五、板書設計實驗：探究小車的速度隨時間變化的規(guī)律1. 設計實驗方案2. 進行實驗3. 實驗結(jié)論小車的速度隨時間均勻增加（變化），小車做勻變速（a不變）的直線運動。六、課堂作業(yè)1.在探究小車速度隨時間變化規(guī)律的實驗中，下列哪些器材是本實驗必須的？打點計時器 天平 低壓直流電源 細繩 紙帶 小車 鉤碼 秒表 一端有滑輪的長木板答案： 達到實驗目的還需器材是：低壓交流電源、刻度尺。2.在實驗“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”中，我們采用的正確方法是（ ）。a舍掉開頭過于緊密的點，找一個適當?shù)狞c當作計時起點b為了實驗精確，選取紙帶上第一個點做計時起點c每相鄰計數(shù)點的時間間隔只能取0.1sd相鄰計數(shù)點的時間間隔可視打點密度而定，可取0.02s 、0.04s 、n0.02s均可答案：ad3.圖2-1-3中給出了從0 點開始每5個點取一個計數(shù)點的紙帶。0，1，2，3，4，5，6均為計數(shù)點。（每兩個計數(shù)點間有4個點未畫出）圖2-1-3s1=1.40cm， s2=1.90cm，s3=2.38cm，s4=2.88cm，s5=3.39cm，s6=3.78cm。那么（1）計時器在打出1，2，3等點時小車的速度分別為：v1= cm/s ； v2= cm/s ； v3= cm/s ； v4= cm/s ； v5= cm/s。（2）在坐標紙上畫出v-t 圖象。（3）分析小車的速度隨時間變化的規(guī)律。答案：（1）v1=16.50cm/s；v2=21.40cm/s；v3=26.30cm/s；v4=31.35cm/s；v5=36.30cm/s。（3）小車的速度隨時間均勻增加。4.某同學用圖2-1-4所示的實驗裝置研究小車在斜面上的運動。實驗步驟如下：圖2-1-4a安裝好實驗器材。b接通電源后，讓拖著紙帶的小車沿平板斜面向下運動，重復幾次。選出一條點跡比較清晰的紙帶，舍去開始密集的點跡，從便于測量的點開始，每兩個打點間隔取一個計數(shù)點，如圖2-1-5中0，1，2，6點所示。圖2-1-5c測量1，2，3，6計數(shù)點到0計數(shù)點的距離，分別記作：x1，x2，x3，x6。d通過測量和計算，該同學判斷出小車沿平板做勻加速直線運動。e分別計算出x1，x2，x3，x6與對應時間的比值v1，v2，v3，v6。f以v為縱坐標、t為橫坐標，標出v與對應時間t的坐標點，畫出v-t圖線。結(jié)合上述實驗步驟，請你完成下列問題：（1）實驗中，除打點計時器（含紙帶、復寫紙）、小車、平板、鐵架臺、導線及開關外，在下面的儀器和器材中，必須使用的有_和_。（填選項代號）a電壓合適的50 hz交流電源 b電壓可調(diào)的直流電源c刻度尺 d秒表 e天平 f重錘（2）將最小刻度為1 mm的刻度尺的0刻線與0計數(shù)點對齊，0、1、2、5計數(shù)點所在位置如圖2-1-6所示，則x2_ cm，x5_ cm。圖2-1-6（3）該同學在圖2-1-7中已標出1、3、4、6計數(shù)點對應的坐標，請你在該圖中標出與2、5兩個計數(shù)點對應的坐標點，并畫出v-t圖線。圖2-1-7（4）根據(jù)v-t圖線判斷，在打0計數(shù)點時，小車的速度v0_ m/s；它在斜面上運動的加速度a_ m/s2。答案：見解析。解析：（1）還需要的實驗器材有電壓合適的50 hz交流電源和刻度尺。答案為ac。（2）用毫米刻度尺讀數(shù)，注意要估讀一位，則x22.98 cm，x513.20