2022-2023學(xué)年高中物理 第2章 2.1 實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律教案 新人教版必修1教 學(xué) 目 標(biāo)知識與技能1會運用已學(xué)知識處理紙帶，求各點瞬時速度2會用表格法處理數(shù)據(jù)，并合理猜想3巧用v-t圖象處理數(shù)據(jù)，觀察規(guī)律過程與方法1初步學(xué)習(xí)根據(jù)實驗要求設(shè)計實驗，完成某種規(guī)律的探究方法2初步學(xué)會根據(jù)實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行猜測探究、發(fā)現(xiàn)規(guī)律的探究方法3認(rèn)識數(shù)學(xué)化繁為簡的工具作用，直觀地運用物理圖象展現(xiàn)規(guī)律，驗證規(guī)律情感態(tài)度與價值觀1通過對紙帶的處理實驗數(shù)據(jù)的圖象展現(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度，能使學(xué)生靈活地運用科學(xué)方法來研究問題、解決問題、提高創(chuàng)新意識。2在對實驗數(shù)據(jù)的猜測過程中，提高學(xué)生合作探究能力。3通過經(jīng)歷實驗探索過程，體驗運動規(guī)律探索的方法。教學(xué)重點、難點重點：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。難點：對實驗數(shù)據(jù)的處理規(guī)律的探究。教具準(zhǔn)備 學(xué)生電源、導(dǎo)線、打點計時器、小車、鉤碼、一端帶有滑輪的長木板、帶小鉤的細(xì)線、紙帶、刻度尺、坐標(biāo)紙、實物投影儀教 學(xué) 活 動新課導(dǎo)入 (可加一多媒體錄象，教師就不需要介紹了)在我們的生活中有跳遠(yuǎn)助跑、駕車、高山滑雪等運動，在自然界中有雨點下落、鴿子飛翔、蝸牛爬行等運動，在這些運動中都有速度的變化，且變化規(guī)律不盡相同，我們怎樣才能知道速度隨時間變化的規(guī)律呢？ 如何探究一個物體速度隨時間變化的規(guī)律？如何知道物體在不同時刻的速度？用什么儀器測？ 【實驗】問題一：打點計時器結(jié)構(gòu)如何？問題二：用打點計時器測小車的速度所需哪些實驗器材、實驗步驟？步驟：（1）把一端附有滑輪的長木板平放（一高一低可否？）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遠(yuǎn)離滑輪的一端，連接好電路。（2）把一條細(xì)繩拴在小車上，使細(xì)繩跨過滑輪，下邊掛上合適的鉤碼，先接通電源，然后放開小車，讓小車拖著紙帶運動，打完一條后立即關(guān)閉電源。問題三：本實驗特別要注意哪些事項？1固定打點計時器時應(yīng)讓限位孔處在長木板的中央位置。2滑輪不能過高。3應(yīng)考慮復(fù)寫紙與紙帶的位置關(guān)系。4鉤碼數(shù)量不能過多，長木板兩端高低相差不能太大。5小車應(yīng)由緊靠打點計時器處開始釋放，在撞擊長木板末端前應(yīng)讓小車停止運動，防止小車從板上掉下來。6先接通電源，后讓紙帶運動。7打點結(jié)束后立即關(guān)閉電源?！咎幚頂?shù)據(jù)】問題四：怎樣分析和選取紙帶上的點？開頭過于密集的點舍掉，紙帶的一段；若紙帶上點與點之間的距離較小，可取多個間隔（可5）為一個計數(shù)間隔時間（間隔不再是0.02s）（但要看具體情況靈活選定）；原則上能取六、七個計數(shù)點為宜；給選取的點加標(biāo)記。問題五：如何計算出所取點的速度？用求平均速度的方法來代替（用計算較準(zhǔn)確的平均速度來代替），如何代替？（選擇包括該點在內(nèi)的一段位移（該點最好處在中間時刻位置）x，找出對應(yīng)的時間t，用xt作為該點的瞬時速度）；對于選取的兩個端點的速度暫時不計算（誤差較大）；測量各個計數(shù)點之間的距離應(yīng)考慮估位、單位。問題六：如何處理計算出來的數(shù)據(jù)？1列表法。（注意列表要求）2圖象法：根據(jù)所得數(shù)據(jù)，選擇合適的標(biāo)度建立坐標(biāo)系（讓圖象盡量分布在坐標(biāo)系平面的大部分面積）。描點：觀察和思考點的分布規(guī)律。擬合：從點的分布可以有很大把握地說這些點應(yīng)該在一條直線上，用直線擬合，讓盡可能多的點處在直線上，不在直線上的點應(yīng)對稱地分布在直線兩側(cè)。思考：為什么要用直線擬合？若某個點明顯偏離直線，可能是什么原因及怎樣處理？從圖上可以看出小車的速度隨時間怎樣變化？問題七：如何根據(jù)速度時間圖象（ vt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vt求解。在vt圖象上取一段時間t（盡量取大一些），找出兩個時刻對應(yīng)的坐標(biāo)值求出v，代入vt求解。哪一種方法更好？（畫圖時讓不在直線上的點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，也就是說應(yīng)該用圖象上的點，而不是用實驗所得到的數(shù)據(jù)）紙帶上零時刻的速度和末速度如何求？（根據(jù)圖象來求，這樣可以減小誤差）【計算機(jī)繪制v-t圖象】將實驗所得數(shù)據(jù)在電腦的Excel文件中輸入表格，利用其“圖表向?qū)А睌M合v-t圖象。 【鞏固練習(xí)】1關(guān)于用打點計時器研究小車在重物牽引下運動的實驗操作，下列說法中正確的是（）A長木板不能側(cè)向傾斜，也不能一端高一端低B在釋放小車前，小車應(yīng)緊靠在打點計時器處C應(yīng)先接通電源，待打點計時器打點穩(wěn)定后再釋放小車D要在小車到達(dá)定滑輪前使小車停止運動，再斷開電源2在用打點計時器研究小車在重物牽引下運動的實驗中，某同學(xué)有如下操作步驟，其中錯誤的步驟是，遺漏的步驟是。A拉住紙帶，將小車移至靠近打點計時器處，松開紙帶后再接通電源B將打點計時器固定在平板上，并接好電路C把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過定滑輪下面懸掛適當(dāng)?shù)你^碼D取下紙帶E放手，使小車在平板上做加速運動F將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔將以上步驟完善后按合理序號排列。3用打點計時器拉動通過計時器的紙帶來分析物體運動速度和加速度的實驗中，可以分析的運動應(yīng)該是（）A速度恒為正值，加速度亦為正值的運動B速度恒為負(fù)值，加速度亦為負(fù)值的運動C速度由正值變負(fù)值，加速度為負(fù)值的運動D速度由負(fù)值變正值，加速度為正值的運動4在探究小車速度隨時間變化規(guī)律的實驗中，得到一條記錄小車運動情況的紙帶，如圖所示，圖中A、B、C、D、E為相鄰的計數(shù)點，相鄰計數(shù)點的時間間隔為T=0.1s。（）根據(jù)紙帶上的數(shù)據(jù)，計算B、C、D各點的速度，填入表中。（）在坐標(biāo)紙上作出小車的v-t圖象。位置編號ABCDE時間t/s00.10.20.30.4瞬時速度v/(ms-1)學(xué) 生 活 動思考：時間測量、位移測量工具閱讀教材，回答問題一閱讀教材，思考、小組討論問題二，小組代表回答問題二小組討論問題三，小組代表回答、交流，在教師的引導(dǎo)下完善問題三，按實驗步驟和注意事項完成實驗在教師的引導(dǎo)下理解問題四、問題五，并處理數(shù)據(jù)小組討論交流問題六、七，用圖象法處理數(shù)據(jù) 作 業(yè)教材第33頁問題與練習(xí)教學(xué)后記