《實(shí)驗(yàn)探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律》教案

1、第二章勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究2.1 實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律教學(xué)目標(biāo)一、知識(shí)目標(biāo)1、根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并熟練操作。2、會(huì)運(yùn)用已學(xué)知識(shí)處理紙帶，求各點(diǎn)瞬時(shí)速度。3、會(huì)用表格法處理數(shù)據(jù)，并合理猜想。二、能力目標(biāo)1、初步學(xué)習(xí)根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，完成某種規(guī)律的探究方法。2、對(duì)打出的紙帶，會(huì)用近似的方法得出各點(diǎn)瞬時(shí)速度。三、德育目標(biāo)1 、通過對(duì)小車運(yùn)動(dòng)的設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生積極主動(dòng)思考問題的習(xí)慣，并鍛煉其思考的全面性、準(zhǔn)確性與邏輯性。2、通過對(duì)紙帶的處理，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的圖象展現(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，能使學(xué)生靈活地運(yùn)用科學(xué)方法來研究問題，解決問題，提高創(chuàng)新意識(shí)。3、在對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的猜測(cè)過程

2、中，提高學(xué)生合作能力。教學(xué)重點(diǎn)對(duì)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的處理教學(xué)難點(diǎn)1、各點(diǎn)瞬時(shí)速度的計(jì)算。2、對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理、規(guī)律的探究。教學(xué)過程一、導(dǎo)入新課物體的運(yùn)動(dòng)通常是比較復(fù)雜的。放眼所見，物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律各不相同。在生活中，人們跳遠(yuǎn)助跑、水中嬉戲在自然界了，雨滴下落，獵豹捕食，螞蟻搬家這些運(yùn)動(dòng)中多有速度的變化。物體的速度變化存在規(guī)律嗎？怎樣探索復(fù)雜運(yùn)動(dòng)蘊(yùn)含的規(guī)律？怎樣探索復(fù)雜運(yùn)動(dòng)蘊(yùn)含的規(guī)律呢？要探究一個(gè)物體速度隨時(shí)間變化的規(guī)律，必須知道物體在不同時(shí)刻的速度。直接測(cè)量瞬時(shí)速度是比較困難的，我們可以借助打點(diǎn)計(jì)時(shí)器先記錄物體在不同時(shí)刻的位置，在通過對(duì)紙帶的分析，計(jì)算得到各個(gè)時(shí)刻的瞬時(shí)速度。二、 新課教學(xué)（一）進(jìn)行

3、實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)】問題一：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器結(jié)構(gòu)如何？問題二：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)小車的速度所需哪些實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)步驟？步驟：附有滑輪的長(zhǎng)度板平放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上沒有滑輪的一端，連接好電路。用一條細(xì)繩栓住小車使細(xì)繩跨過滑輪，下邊掛上適量的鉤碼，讓紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并把紙帶的一端固定在小車的上面。把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，接通電源后釋放小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一列小點(diǎn)。換上新的紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次。問題三：本實(shí)驗(yàn)特別要注意哪些事項(xiàng)？固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)讓限位孔處在長(zhǎng)木板的中央位置。滑輪不能過高。鉤碼數(shù)量不能過多，長(zhǎng)木板兩端高低相差不能太大。4開始釋放

4、小車時(shí)，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。5先接通電源，計(jì)時(shí)器工作后，再放開小車，當(dāng)小車停止運(yùn)動(dòng)時(shí)及時(shí)斷開電源。6要防止鉤碼落地和小車跟滑輪相撞，當(dāng)小車到達(dá)滑輪前及時(shí)用手按住它。（二）處理數(shù)據(jù)問題四：怎樣分析和選取紙帶上的點(diǎn)？1、紙帶要選擇打出的點(diǎn)清晰的2、舍掉開始過于密集的點(diǎn)3、用每打5 個(gè)點(diǎn)的時(shí)間為時(shí)間單位選取計(jì)數(shù)點(diǎn)即 T 0.02 5s 0.10s 這樣既可方便計(jì)算，又可減少誤差。原則上能取六、七個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜。）參考表格一：計(jì)數(shù)點(diǎn)編號(hào)0123456時(shí)間t(s)00.10.20.30.40.50.6相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離s(m)S01S12S23S34S45S56對(duì)應(yīng)計(jì)數(shù)點(diǎn)速度m/s參考表格二：計(jì)數(shù)點(diǎn)編

5、號(hào)0123456時(shí)間t(s)00.10.20.30.40.50.6各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0 的距離s(m)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離S(m)S01S12S23S34S45S56各計(jì)數(shù)點(diǎn)速度(m/s)v1=v2=v3=v4=v5=4、不要直接去測(cè)量?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離而是要測(cè)量出各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)到計(jì)時(shí)零點(diǎn)的距離。5、速度的計(jì)算方法：各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度是用計(jì)數(shù)點(diǎn)內(nèi)的平均速度來代替：s01 s12v1= 2Tvs12 s232= 2T運(yùn)用圖象來處理物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，這是一個(gè)難點(diǎn)，作圖象時(shí)要標(biāo)明橫縱坐標(biāo)軸代表的物理意義，選擇合適的標(biāo)度，以各點(diǎn)瞬時(shí)速度為縱軸，時(shí)間t 為橫軸，根據(jù)所得數(shù)據(jù)，描點(diǎn)：觀察和思考點(diǎn)的分布規(guī)律。從點(diǎn)的分布可以有很大

6、把握地說這些點(diǎn)應(yīng)該在一條直線上，用直線擬合，讓盡可能多的點(diǎn)處在直線上，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)對(duì)稱地分布在直線兩側(cè)。問題七：從圖上可以看出小車的速度隨時(shí)間怎樣變化？小車的速度隨時(shí)間均勻增加(變化)小車做勻變速(a 不變 ) 的直線運(yùn)動(dòng)。問題八：如何根據(jù)速度時(shí)間圖象(v t 圖象)求小車的加速度和初速度？取任意兩組數(shù)據(jù)求出 v 和 t ，然后代入 v t 求解。在v t 圖象上取一段時(shí)間 t （盡量取大一些），找出兩個(gè)時(shí)刻對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)值求出 v，代入 v t 求解。哪一種方法更好？（畫圖時(shí)讓不在直線上的點(diǎn)盡可能等量地分布在直線兩側(cè)，就是為了使偏大或偏小的誤差盡可能地抵消，所以圖象也是減小誤差的一種手段，也

7、就是說應(yīng)該用圖象上的點(diǎn)，而不是用實(shí)驗(yàn)所得到的數(shù)據(jù)）三、創(chuàng)新拓展1、某同學(xué)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(duì)齊，作為時(shí)間軸，標(biāo)出時(shí)間，最后將紙條上端中心連起來，于是得到v-t 圖象。請(qǐng)你按以上辦法繪制這個(gè)圖象。這樣做有道理嗎？說說你的看法。（剪下的紙條長(zhǎng)度表示0.1 秒時(shí)間內(nèi)位移大小，可近似認(rèn)為速度v= 0.x1 ，紙條長(zhǎng)度可認(rèn)為表示速度。）2、某組同學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中將固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器一端的木板墊高，使木板有一傾斜角度，是否對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響？畫出的圖象有什么不同？（無；圖象與時(shí)間軸的夾角不同）四、練習(xí)反饋1、在

8、探究小車速度隨時(shí)間變化規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，下列哪些器材是本實(shí)驗(yàn)必須的？打點(diǎn)計(jì)時(shí)器天平 低壓直流電源細(xì)繩 紙帶 小車 鉤碼 秒表 一端有滑輪的長(zhǎng)木板 ）達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪€需器材是：（低壓交流電源刻度尺）2、在實(shí)驗(yàn)“探究小車速度隨時(shí)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(diǎn)，找一個(gè)適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)當(dāng)作計(jì)時(shí)起點(diǎn)。B 、為了實(shí)驗(yàn)精確，選取紙帶上第一個(gè)點(diǎn)作計(jì)時(shí)起點(diǎn)C 、每相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔只能取0.1s 。D 、每相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔可視打點(diǎn)密度而定，可取0.02s 、 0.04s 、 n 0.02s 均可。（ A D ）3、圖中給出了從0 點(diǎn)開始每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的紙帶。0， 1， 2， 3，

9、 4， 5， 6 均為計(jì)數(shù)點(diǎn)。（每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間有4 個(gè)點(diǎn)未畫出）。S1=1.40cm S 2=1.90cm S 3=2.38cm S 4=2.88cm S 5=3.39cm S 6=3.78cm那么計(jì)時(shí)器在打出1 ， 2， 3 等點(diǎn)時(shí)小車的速度分別為：v1=cm/s ； v 2= cm/s ； v 3= cm/s ； v 4= cm/s ； v 5= cm/s在坐標(biāo)紙上畫出v-t 圖象分析小車的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律。參考答案：( v 1=16.50cm/s v 2=21.40cm/s v 3=26.30cm/s v 4=31.35cm/s v 5=36.30cm/s )( 小車的速度隨時(shí)間均勻

10、增加) ?！揪浞治觥吭凇疤骄克俣入S時(shí)間的變化規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，下列方法有助于減少實(shí)驗(yàn)誤差的是 ()A選取計(jì)數(shù)點(diǎn)，把每打5 個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔作為一個(gè)時(shí)間單位B使小車運(yùn)動(dòng)的加速度盡量小些C舍去紙帶上開始時(shí)密集的點(diǎn)，只利用點(diǎn)跡清晰、點(diǎn)間隔適當(dāng)?shù)哪且徊糠诌M(jìn)行測(cè)量、計(jì)算D適當(dāng)增加掛在細(xì)繩下鉤碼的個(gè)數(shù)解析： 選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)間隔較大，在用直尺測(cè)量這些計(jì)數(shù)點(diǎn)間的間隔時(shí)，在測(cè)量絕對(duì)誤差基本相同的情況下，相對(duì)誤差較小，因此A 項(xiàng)正確；在實(shí)驗(yàn)中，如果小車運(yùn)動(dòng)的加速度過小，打出的點(diǎn)很密，長(zhǎng)度測(cè)量的相對(duì)誤差較大，測(cè)量準(zhǔn)確性降低，因此小車的加速度應(yīng)適當(dāng)大些，而使小車加速度增大的常見方法是適當(dāng)增加掛在細(xì)繩下鉤碼的個(gè)數(shù)，以增大拉

11、力，故B 錯(cuò)， D 對(duì)；為了減少長(zhǎng)度測(cè)量的相對(duì)誤差，舍去紙帶上過于密集，甚至分辨不清的點(diǎn)，因此C 項(xiàng)正確答案： ACD 在“探究速度隨時(shí)間的變化規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中， 某同學(xué)的操作中有以下實(shí)驗(yàn)步驟，其中錯(cuò)誤或遺漏的步驟有 (遺漏步驟可編上序號(hào)G、 H、)A拉住紙帶，將小車移至靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，先放開紙帶，再接通電源B將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在平板上，并接好電源C把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過滑輪，下面吊著適當(dāng)重的鉤碼D取下紙帶E將平板無滑輪的一端抬高，輕推小車，使小車能在平板上做勻速運(yùn)動(dòng)F將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔將以上步驟完善后按合理順序填寫在橫線上解析： A 中應(yīng)先接通電源，再放開紙

12、帶C 中應(yīng)調(diào)整滑輪的高度，使細(xì)繩與平板平行，D 中應(yīng)先斷開電源，使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器停止工作，E 屬于多余步驟應(yīng)補(bǔ)充G，換上新紙帶，重復(fù)操作兩次H ，斷開電源，整理好器材正確合理的順序應(yīng)為B、 F、 C、 A、 D、 G、 H.答案： 見解析【知識(shí)梳理雙基再現(xiàn)】一實(shí)驗(yàn)?zāi)康奶骄啃≤囁俣入S變化的規(guī)律。二實(shí)驗(yàn)原理利用打出的紙帶上記錄的數(shù)據(jù)，以尋找小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律。三實(shí)驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、低壓電源、紙帶、帶滑輪的長(zhǎng)木板、小車、細(xì)線、復(fù)寫紙片、。四實(shí)驗(yàn)步驟1 如課本34 頁圖所示，把附有滑輪的長(zhǎng)木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上沒有滑輪的一端，連接好電路。2把一條細(xì)線拴在小車

13、上，使細(xì)線跨過滑輪，下邊掛上合適的。把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并把紙帶的一端固定在小車的后面。3把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，接通后，放開，讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一行小點(diǎn)，隨后立即關(guān)閉電源。換上新紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次。4從三條紙帶中選擇一條比較理想的，舍掉開頭比較密集的點(diǎn)跡，在后邊便于測(cè)量的地方找一個(gè)點(diǎn)做計(jì)時(shí)起點(diǎn)。為了測(cè)量方便和減少誤差，通常不用每打一次點(diǎn)的時(shí)間作為時(shí)間的單位，而用每打五次點(diǎn)的時(shí)間作為時(shí)間的單位，就是T=0.02 s 5=0.1 s 。在選好的計(jì)時(shí)起點(diǎn)下面表明A，在第6 點(diǎn)下面表明B，在第11 點(diǎn)下面表明C，點(diǎn)A、 B、 C叫做計(jì)數(shù)點(diǎn)，兩個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離分別是

14、x1、x2、 x35利用第一章方法得出各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度填入下表：位置ABCDEFG時(shí)間（s）00.10.20.30.40.50.6v(m/s)6以速度v 為 軸，時(shí)間t 為 軸建立直角坐標(biāo)系，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在直角坐標(biāo)系中描點(diǎn)。7通過觀察思考，找出這些點(diǎn)的分布規(guī)律。五注意事項(xiàng) 開始釋放小車時(shí)，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。先接通電源，計(jì)時(shí)器工作后，再放開小車，當(dāng)小車停止運(yùn)動(dòng)時(shí)及時(shí)斷開電源。要防止鉤碼落地和小車跟滑輪相撞，當(dāng)小車到達(dá)滑輪前及時(shí)用手按住它。牽引小車的鉤碼個(gè)數(shù)要適當(dāng)，以免加速度過大而使紙帶上的點(diǎn)太少，或者加速度太小而使各段位移無多大差別，從而使誤差增大。加速度的大小以能在60cm 長(zhǎng)的紙

15、帶上清楚地取得六七個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜。要區(qū)別計(jì)時(shí)器打出的點(diǎn)和人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)。一般在紙帶上每5 個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，間隔為 0.1 s ?！拘≡嚿硎州p松過關(guān)】在探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，按照實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的先后順序，將下述步驟地代號(hào)填在橫線上。A把穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶固定在小車后面B把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在木板的沒有滑輪的一端，并連好電路C換上新的紙帶，再重做兩次D把長(zhǎng)木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面E使小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，接通電源，放開小車，讓小車運(yùn)動(dòng)F把一條細(xì)線拴在小車上，細(xì)線跨過定滑輪，下邊吊著合適的鉤碼G斷開電源，取出紙帶2在下列給出的器材中，選出“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)

16、驗(yàn)中所需的器材并填在橫線上（填序號(hào)）。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器天平低壓交流電源低壓直流電源細(xì)線和紙帶鉤碼和小車 秒表一端有滑輪的長(zhǎng)木板刻度尺選出的器材是3某同學(xué)在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，算出小車經(jīng)過各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度如 表格中所示：計(jì)數(shù)點(diǎn)序號(hào)123456計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻（s）0.10.20.30.40.50.6通過計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度（m/s）44.062.081.0100.0110.0138.0請(qǐng)作出小車的v-t 圖象，并分析運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。4兩做直線運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)A、 B 的 v- t 圖象如圖所示，試分析它們的運(yùn)動(dòng)情況?！净A(chǔ)訓(xùn)練鋒芒初顯】一個(gè)人沿平直的街道勻速步行到郵局去發(fā)信，又以原速率步行返回原處，

17、設(shè)出發(fā)時(shí)的方向?yàn)檎谙铝兴膫€(gè)圖中近似描述他的運(yùn)動(dòng)的是（）vvvv第 5 題圖甲、乙兩物體在同一直線上運(yùn)動(dòng)，它們的v-t圖象如圖，可知（A在t1時(shí)刻，甲和乙的速度相同B在t1時(shí)刻，甲和乙的速度大小相等，方向相反C在t2時(shí)刻，甲和乙的速度方向相同，加速度方向也相同D在t2時(shí)刻，甲和乙的速度相同，加速度也相同能力拓展】7在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，如圖給出了從0 點(diǎn)開始，每5 個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的紙帶，其中0、1、2、3、4、5、6都為計(jì)數(shù)點(diǎn)。測(cè)得：s1=1.40 cm，s2=1.90 cm，s3=2.38 cm，s4=2.88 cm， s5=3.39 cm ， s6=3.87 cm。那么：第 7 題圖1 ） 在計(jì)時(shí)器打出點(diǎn)1 、 2、 3、 4、 5 時(shí)， 小車的速度分別為：v1=cm/s ， v2=cm/s ，v3=cm/s ， v4=cm/s ， v5=cm/s 。2）在平面直角坐標(biāo)系中作出速度時(shí)間圖象。3）分析小車運(yùn)動(dòng)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律。【名師小結(jié)感悟反思】在紙帶上選取合適的測(cè)量點(diǎn)作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，在選好計(jì)數(shù)點(diǎn)后利用平均速度近似為該點(diǎn)瞬時(shí)速度的方法，得出各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度，描點(diǎn)連線作圖建立速度時(shí)間圖象可直觀地描繪