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2019-2020年高中物理 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 ［教學目標］ 一、知識目標 1、根據(jù)相關實驗器材，設計實驗并熟練操作。 2、會運用已學知識處理紙帶，求各點瞬時速度。 3、會用表格法處理數(shù)據(jù)，并合理猜想。 二、能力目標 1、初步學習根據(jù)實驗要求，設計實驗，完成某種規(guī)律的探究方法。 2、對打出的紙帶，會用近似的方法得出各點瞬時速度。 三、德育目標 1 、通過對小車運動的設計，培養(yǎng)學生積極主動思考問題的習慣，并鍛煉其思考的全面性、準確性與邏輯性。 2、通過對紙帶的處理，實驗數(shù)據(jù)的圖象展現(xiàn)，培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度，能使學生靈活地運用科學方法來研究問題，解決問題，提高創(chuàng)新意識。 3、在對實驗數(shù)據(jù)的猜測過程中，提高學生合作能力。 ［教學重點］ 對實驗的設計 數(shù)據(jù)的處理 ［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)律的探究。 ［課時安排］ 2課時 ［教學過程］ 一、導入新課 物體的運動通常是比較復雜的。放眼所見，物體的運動規(guī)律各不相同。在生活中，人們跳遠助跑、水中嬉戲……在自然界了，雨滴下落，獵豹捕食，螞蟻搬家……這些運動中多有速度的變化。 物體的速度變化存在規(guī)律嗎？怎樣探索復雜運動蘊含的規(guī)律？怎樣探索復雜運動蘊含的規(guī)律呢？ 要探究一個物體速度隨時間變化的規(guī)律，必須知道物體在不同時刻的速度。直接測量瞬時速度是比較困難的，我們可以借助打點計時器先記錄物體在不同時刻的位置，在通過對紙帶的分析，計算得到各個時刻的瞬時速度。 二、新課教學 （一）進行實驗 【實驗】 問題一：打點計時器結構如何？　　　　 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、 附有滑輪的長度板平放在實驗桌上，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、 用一條細繩栓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。 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讓限位孔處在長木板的中央位置。 ２． 滑輪不能過高。 ３． 鉤碼數(shù)量不能過多，長木板兩端高低相差不能太大。 4．開始釋放小車時，應使小車靠近打點計時器。 5．先接通電源，計時器工作后，再放開小車，當小車停止運動時及時斷開電源。 6．要防止鉤碼落地和小車跟滑輪相撞，當小車到達滑輪前及時用手按住它。 （二）處理數(shù)據(jù) 問題四：怎樣分析和選取紙帶上的點？ 1、紙帶要選擇打出的點清晰的 2、舍掉開始過于密集的點 3、用每打5個點的時間為時間單位選取計數(shù)點 即T＝0.025s＝0.10s這樣既可方便計算，又可減少誤差。 （也可取多個間隔為一個計數(shù)間隔時間要看具體情況靈活選定；原則上能取六、七個計數(shù)點為宜。） 參考表格一： 計數(shù)點編號 0 1 2 3 4 5 6 時間t(s) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 相鄰兩計數(shù)點間 S01 S12 S23 S34 S45 S56 距離s(m) 對應計數(shù)點速度m/s 參考表格二： 計數(shù)點編號 0 1 2 3 4 5 6 時間t(s) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 各計數(shù)點到0的距離s(m) 相鄰計數(shù)點的距離S(m) S01 S12 S23 S34 S45 S56 各計數(shù)點速度(m/s) v1= v2= v3= v4= v5= 4、不要直接去測量兩個計數(shù)點的距離而是要測量出各個計數(shù)點到計時零點的距離。 5、速度的計算方法：各計數(shù)點的瞬時速度是用計數(shù)點內(nèi)的平均速度來代替： v1= v2= （三）作出速度—時間圖象 問題六：如何處理計算出來的數(shù)據(jù)？ 圖象法：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，以各點瞬時速度為縱軸，時間 t為橫軸，根據(jù)所得數(shù)據(jù)，描點：觀察和思考點的分布規(guī)律。從點的分布可以有很大把握地說這些點應該在一條直線上，用直線擬合，讓盡可能多的點處在直線上，不在直線上的點應對稱地分布在直線兩側。 問題七：從圖上可以看出小車的速度隨時間怎樣變化？ 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。 問題八：如何根據(jù)速度—時間圖象（ v—t圖象）求小車的加速度和初速度？ ①取任意兩組數(shù)據(jù)求出Δv和Δt，然后代入Δv／Δt求解。 ②在v—t圖象上取一段時間Δt（盡量取大一些），找出兩個時刻對應的坐標值求出Δv，代入Δv／Δt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，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，也就是說應該用圖象上的點，而不是用實驗所得到的數(shù)據(jù)） 三、創(chuàng)新拓展 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。 （剪下的紙條長度表示0.1秒時間內(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，是否對實驗結果有影響？畫出的圖象有什么不同？（無；圖象與時間軸的夾角不同） 四、練習反饋 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？＿＿＿ ①打點計時器 ②天平 ③低壓直流電源 ④細繩 ⑤紙帶 ⑥小車 ⑦鉤碼 ⑧秒表 ⑨一端有滑輪的長木板 （ ① ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑨ ）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作計時起點 C 、每相鄰計數(shù)點的時間間隔只能取0.1s。 D 、每相鄰計數(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。 ( A D ) 3、圖中給出了從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）。 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S1=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。 參考答案： （ v1=16.50cm/s v2=21.40cm/s v3=26.30cm/s v4=31.35cm/s v5=36.30cm/s） (小車的速度隨時間均勻增加)。