人教版必修一2.1 實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律 教案

實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律重/難點(diǎn)重點(diǎn)：1圖象法研究速度隨時(shí)間變化的規(guī)律。2對運(yùn)動(dòng)的速度隨時(shí)間變化規(guī)律的探究。難點(diǎn)：1各點(diǎn)瞬時(shí)速度的計(jì)算。2對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理、規(guī)律的探究。 重/難點(diǎn)分析重點(diǎn)分析：作圖連線時(shí)不能用折線連，速度的實(shí)際變化應(yīng)該是比較平滑的，所以，要用一條平滑的曲線來“擬合”這些點(diǎn)，這樣曲線反映的規(guī)律應(yīng)該與實(shí)際情況更接近。如果一旦出現(xiàn)明顯偏離較大的點(diǎn)，我們可以認(rèn)為是測量誤差過大、測量中出現(xiàn)偏差所造成的。可以將這個(gè)點(diǎn)視為無效點(diǎn)。但是這個(gè)點(diǎn)我們要仍然保留在坐標(biāo)紙上，因?yàn)槲覀円鹬貙?shí)驗(yàn)事實(shí)，這畢竟是我們的第一手資料，是原始數(shù)據(jù)。難點(diǎn)分析：測量包含某個(gè)所研究的點(diǎn)在內(nèi)的一段時(shí)間內(nèi)的位移x，同時(shí)找出對應(yīng)的時(shí)間t，根據(jù)v=x/t算出該點(diǎn)附近的平均速度，把它當(dāng)作計(jì)時(shí)器打下這個(gè)點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度。利用圖像法求加速度時(shí)我們可以任意選兩個(gè)間隔較遠(yuǎn)的點(diǎn)，找出它們的坐標(biāo)值(注意這兩個(gè)點(diǎn)不能是我們表格中已測得的點(diǎn))，然后再把的它們的坐標(biāo)值代人到公式a=v/t =（）/（）中，求出加速度，就能更詳細(xì)地知道物體的運(yùn)動(dòng)情況。突破策略一、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過程參考提示：1把一端附有滑輪的長木板平放在實(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，啟動(dòng)電源，然后放開小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打完一條后立即關(guān)閉電源。3換上新紙帶，重復(fù)操作三次。二、處理數(shù)據(jù)我們可以選一個(gè)清晰的點(diǎn)作為計(jì)時(shí)的起點(diǎn)。還可以選擇計(jì)數(shù)點(diǎn)，建議在測量前每五個(gè)點(diǎn)選一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)。在測量時(shí)，選好計(jì)時(shí)起點(diǎn)后，測量以后的各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)與這個(gè)計(jì)時(shí)起點(diǎn)的距離。這樣做是每次都不需要挪動(dòng)刻度尺，測出每兩個(gè)點(diǎn)間的距離，這樣能減少測量誤差。測量包含某個(gè)所研究的點(diǎn)在內(nèi)的一段時(shí)間內(nèi)的位移x，同時(shí)找出對應(yīng)的時(shí)間t，根據(jù)v=x/t算出該點(diǎn)附近的平均速度，把它當(dāng)作計(jì)時(shí)器打下這個(gè)點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度。參考提示：（1）選擇所打紙帶中最清晰的一條，舍掉開頭一些過于密集的點(diǎn)，找一個(gè)適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)當(dāng)作計(jì)時(shí)起點(diǎn)。（2）選擇相隔0.1 s，即中間空四個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔的若干計(jì)數(shù)點(diǎn)進(jìn)行測量，把數(shù)據(jù)填入表格。（3）計(jì)算各點(diǎn)的瞬時(shí)速度，填人自己設(shè)計(jì)的表格中，可參考課本表格。 三.作出速度一時(shí)間圖象有了原始數(shù)據(jù)，確定運(yùn)動(dòng)規(guī)律的最好辦法是作速度一時(shí)間圖象，這樣具體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律才能更直觀地顯現(xiàn)出來。以時(shí)間t為橫軸、速度v為縱軸，建立坐標(biāo)系，把剛才所填表格中的各點(diǎn)在速度一時(shí)間坐標(biāo)系中描出，要注意選擇合適的標(biāo)度喲！要使圖象盡量分布在坐標(biāo)平面的大部分面積。不能用折線連，速度的實(shí)際變化應(yīng)該是比較平滑的，所以，要用一條平滑的曲線來“擬合”這些點(diǎn)，這樣曲線反映的規(guī)律應(yīng)該與實(shí)際情況更接近。 在連線時(shí)，還要注意使連線兩側(cè)的點(diǎn)數(shù)大致相同。如果出現(xiàn)了有一個(gè)點(diǎn)明顯偏離絕大部分點(diǎn)所在的直線那該怎么辦呢?如果一旦出現(xiàn)明顯偏離較大的點(diǎn)，我們可以認(rèn)為是測量誤差過大、測量中出現(xiàn)偏差所造成的。可以將這個(gè)點(diǎn)視為無效點(diǎn)。但是這個(gè)點(diǎn)我們要仍然保留在坐標(biāo)紙上，因?yàn)槲覀円鹬貙?shí)驗(yàn)事實(shí)，這畢竟是我們的第一手資料，是原始數(shù)據(jù)。 教師在與學(xué)生交流的過程中體現(xiàn)科學(xué)探究要尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí)的嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)態(tài)度。 求加速度時(shí)如果貪圖方便取已測得的表格中的數(shù)據(jù)點(diǎn)來求加速度，那么我們就沒必要作圖了，直接從表格中找兩個(gè)數(shù)據(jù)代人公式算不就行了嗎?或者我們也根本不需要測那么多的數(shù)據(jù)，只測量兩組數(shù)就夠了。這樣就失去了作圖的意義。我們求加速度的方法有兩個(gè)，一個(gè)是公式法，可以直接用兩組數(shù)據(jù)代入公式；另一個(gè)就是我們今天的圖象法。我們可以任意選兩個(gè)間隔較遠(yuǎn)的點(diǎn)，找出它們的坐標(biāo)值(注意這兩個(gè)點(diǎn)不能是我們表格中已測得的點(diǎn))。然后再把的它們的坐標(biāo)值代人到公式a=v/t =（）/（）中，求出加速度，就能更詳細(xì)地知道物體的運(yùn)動(dòng)情況。例1. 在研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，算出小車經(jīng)過各計(jì)數(shù)點(diǎn)瞬時(shí)速度如下表所示：為了計(jì)算加速度，最合理的方法是( )A. 根據(jù)任意兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度用公式算出加速度B根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出v-t圖，量出其傾角，由公式atan求出加速度C根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出v-t圖，由圖線上相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)所對應(yīng)的速度、時(shí)間，用公式a=v/t算出加速度D依次算出通過連續(xù)兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的加速度，算出平均值作為小車的加速度解析：方法A偶然誤差較大。方法D實(shí)際上也僅由始末兩個(gè)速度決定，偶然誤差也比較大，只有利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出對應(yīng)的v-t圖，才可充分利用各次測量數(shù)據(jù)，減小偶然誤差。由于在物理圖象中兩坐標(biāo)軸的分度大小往往是不相等的，根據(jù)同一組數(shù)據(jù)，可以畫出傾角不同的許多圖線，方法B是錯(cuò)誤的。正確的方法是根據(jù)圖線找出不同時(shí)刻所對應(yīng)的速度值，然后利用公式a=v/t算出加速度，即方法C。突破反思本節(jié)課我們主要是運(yùn)用探究式學(xué)習(xí)的方式用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來測量小車的