《實驗探究小車速度隨時間變化的規(guī)律》教案

1、第二章勻變速直線運(yùn)動的研究2.1實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律教學(xué)目標(biāo)一、知識目標(biāo)1、根據(jù)相關(guān)實驗器材，設(shè)計實驗并熟練操作。2、會運(yùn)用已學(xué)知識處理紙帶，求各點(diǎn)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(biāo)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、對打出的紙帶，會用近似的方法得出各點(diǎn)瞬時速度。三、德育目標(biāo)1、通過對小車運(yùn)動的設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生積極主動思考問題的習(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(yùn)用科學(xué)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，

2、提高學(xué)生合作能力。教學(xué)重點(diǎn)對實驗的設(shè)計數(shù)據(jù)的處理教學(xué)難點(diǎn)1、各點(diǎn)瞬時速度的計算。2、對實驗數(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)動通常是比較復(fù)雜的。放眼所見，物體的運(yùn)動規(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)動蘊(yùn)含的規(guī)律？怎樣探索復(fù)雜運(yùn)動蘊(yùn)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(diǎn)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(xué)（一）進(jìn)行實驗【

3、實驗】問題一：打點(diǎn)計時器結(jié)構(gòu)如何？問題二：用打點(diǎn)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(diǎn)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(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(diǎn)計時器處，接通電源后釋放小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動，打點(diǎn)計時器就在紙帶上打下一列小點(diǎn)。換上新的紙帶，重復(fù)實驗三次。問題三：本實驗特別要注意哪些事項？1. 固定打點(diǎn)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. 鉤碼數(shù)量不能過多，長木板兩端高低

4、相差不能太大。4開始釋放小車時，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計時器。5. 先接通電源，計時器工作后，再放開小車，當(dāng)小車停止運(yùn)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(dāng)小車到達(dá)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(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個點(diǎn)的時間為時間單位選取計數(shù)點(diǎn)即T=0.02X5s=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(diǎn)為宜。）參考表格一：計數(shù)點(diǎn)編號0123456時間t(s)00.10.20.30.40.50.6相鄰兩計數(shù)點(diǎn)間SSS

5、SSS011223344556距離s(m)對應(yīng)計數(shù)點(diǎn)速度m/s-j/.47-參考表格二：計數(shù)點(diǎn)編號0123456時間t(s)00.10.20.30.40.50.6各計數(shù)點(diǎn)到0的距離s(m)相鄰計數(shù)點(diǎn)的距離S(m)S01S12S23S34S45S56各計數(shù)點(diǎn)速度(m/s)v二1v二2v二3v二4v二54、不要直接去測量兩個計數(shù)點(diǎn)的距離而是要測量出各個計數(shù)點(diǎn)到計時零點(diǎn)的距離。5、速度的計算方法：各計數(shù)點(diǎn)的瞬時速度是用計數(shù)點(diǎn)內(nèi)的平均速度來代替：soi+S12v1=2T三)作出速度時間圖象S12+S23v2=2T問題六：如何處理計算出來的數(shù)據(jù)？圖象法：運(yùn)用圖象來處理物理實驗數(shù)據(jù)，這是一個難點(diǎn)，作圖象時

6、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)瞬時速度為縱軸，時間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(yùn)動。問題八：如何根據(jù)速度一時間圖象(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Av和At,然后代入Av/At求解。 在vt圖象上取一段時間At（盡量取大一些），找出兩個時刻對應(yīng)的坐標(biāo)值求出Av,代入Av/At求解。哪一種方

7、法更好？（畫圖時讓不在直線上的點(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,也就是說應(yīng)該用圖象上的點(diǎn),而不是用實驗所得到的數(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-1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(biāo)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(rèn)為速度V=01，紙條長度可認(rèn)為表示速度。）2、某組同學(xué)實驗過程中將固定打點(diǎn)計時器一端的木板

8、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？（無；圖象與時間軸的夾角不同）四、練習(xí)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？打點(diǎn)計時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木板（）達(dá)到實驗?zāi)康倪€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(diǎn)，找一個適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)當(dāng)作計時起點(diǎn)。B、為了實驗精確，選取紙帶上第一個點(diǎn)作計時起點(diǎn)C、每相鄰計數(shù)點(diǎn)的時間間隔只能取0.1S。D、每相鄰計數(shù)點(diǎn)的時間間隔可視打點(diǎn)密度而定，可取0.02s、0.04s'nX0.02s均

9、可。（AD）3、圖中給出了從0點(diǎn)開始每5個點(diǎn)取一個計數(shù)點(diǎn)的紙帶。0，1，2，3，4，5，6均為計數(shù)點(diǎn)。（每兩個計數(shù)點(diǎn)間有4個點(diǎn)未畫出）。SS5S6S=3.78cm6S=1.40cmS=1.90cmS=2.38cmS=2.88cmS=3.39cm12345那么計時器在打出1,2,3等點(diǎn)時小車的速度分別為：v=cm/s；v=cm/s；v=cm/s；v=cm/s；v=cm/s12345 在坐標(biāo)紙上畫出v-1圖象 分析小車的速度隨時間變化的規(guī)律。參考答案：(v=16.50cm/sv=21.40cm/sv=26.30cm/sv=31.35cm/sv=36.30cm/s)12345(小車的速度隨時間均勻增

10、加)?！揪浞治觥?在“探究速度隨時間的變化規(guī)律”的實驗中,下列方法有助于減少實驗誤差的是()A. 選取計數(shù)點(diǎn)，把每打5個點(diǎn)的時間間隔作為一個時間單位B. 使小車運(yùn)動的加速度盡量小些C. 舍去紙帶上開始時密集的點(diǎn)，只利用點(diǎn)跡清晰、點(diǎn)間隔適當(dāng)?shù)哪且徊糠诌M(jìn)行測量、計算D. 適當(dāng)增加掛在細(xì)繩下鉤碼的個數(shù)解析：選取的計數(shù)點(diǎn)間隔較大，在用直尺測量這些計數(shù)點(diǎn)間的間隔時，在測量絕對誤差基本相同的情況下，相對誤差較小，因此A項正確；在實驗中，如果小車運(yùn)動的加速度過小，打出的點(diǎn)很密，長度測量的相對誤差較大，測量準(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)繩下鉤碼的個數(shù)，以

11、增大拉力，故B錯，D對；為了減少長度測量的相對誤差，舍去紙帶上過于密集，甚至分辨不清的點(diǎn)，因此C項正確.答案：ACD2. 在“探究速度隨時間的變化規(guī)律”的實驗中，某同學(xué)的操作中有以下實驗步驟，其中錯誤或遺漏的步驟有.(遺漏步驟可編上序號G、H、)A. 拉住紙帶，將小車移至靠近打點(diǎn)計時器處，先放開紙帶，再接通電源B. 將打點(diǎn)計時器固定在平板上，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F. 將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點(diǎn)計時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

12、接通電源，再放開紙帶.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)計時器停止工作，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【知識梳理雙基再現(xiàn)】一. 實驗?zāi)康奶骄啃≤囁俣入S變化的規(guī)律。二. 實驗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間變化的規(guī)律。三. 實驗器材打點(diǎn)計時器、低電源、紙帶、帶滑輪的長木板、小車、細(xì)線、復(fù)寫紙片、。四. 實驗步驟1如課本34頁圖所示，把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(diǎn)計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路。2. 把一

13、條細(xì)線拴在小車上，使細(xì)線跨過滑輪，下邊掛上合適白。把紙帶穿過打點(diǎn)計時器，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)計時器處，接后，放開，讓小車拖著紙帶運(yùn)動，打點(diǎn)計時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)實驗三次。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，在后邊便于測量的地方找一個點(diǎn)做計時起點(diǎn)。為了測量方便和減少誤差，通常不用每打一次點(diǎn)的時間作為時間的單位，而用每打五次點(diǎn)的時間作為時間的單位，就是T=0.02sX5=0.1s。在選好的計時起點(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叫做計數(shù)點(diǎn)，兩個相鄰計數(shù)點(diǎn)間的距離分別

14、是X、X2、X35利用第一章方法得出各計數(shù)點(diǎn)的瞬時速度填入下表：位置ABCDEFG時間（S）00.10.20.30.40.50.6v(m/s)6. 以速度v為軸，時間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1. 開始釋放小車時，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計時器。2. 先接通電源，計時器工作后，再放開小車，當(dāng)小車停止運(yùn)動時及時斷開電源。3. 要防止鉤碼落地和小車跟滑輪相撞，當(dāng)小車到達(dá)滑輪前及時用手按住它。4. 牽引小車的鉤碼個數(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

15、能在60cm長的紙帶上清楚地取得六七個計數(shù)點(diǎn)為宜。5. 要區(qū)別計時器打出的點(diǎn)和人為選取的計數(shù)點(diǎn)。一般在紙帶上每5個點(diǎn)取一個計數(shù)點(diǎn)，間隔為0.1s?！拘≡嚿硎州p松過關(guān)】1.在探究小車速度隨時間變化的規(guī)律的實驗中，按照實驗進(jìn)行的先后順序，將下述步驟地代號填在橫線上。A. 把穿過打點(diǎn)計時器的紙帶固定在小車后面B. 把打點(diǎn)計時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. 把長木板平放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面E. 使小車停在靠近打點(diǎn)計時器處，接通電源，放開小車，讓小車運(yùn)動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

16、器材中，選出“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中所需的器材并填在橫線上（填序號）。打點(diǎn)計時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木板刻度尺選出的器材是第4題圖3. 某同學(xué)在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，算出小車經(jīng)過各計數(shù)點(diǎn)的瞬時速度如計數(shù)點(diǎn)序號123456計數(shù)點(diǎn)對應(yīng)時刻（S）0.10.20.30.40.50.6通過計數(shù)點(diǎn)的速度（m/s）44.062.081.0100.0110.0138.0表格中所示：請作出小車的v-t圖象，并分析運(yùn)動特點(diǎn)。4兩做直線運(yùn)動的質(zhì)點(diǎn)A、B的v-t圖象如圖所示，試分析它們的運(yùn)動情況?！净A(chǔ)訓(xùn)練鋒芒初顯】5.一個人沿平直的街

17、道勻速步行到郵局去發(fā)信，又以原速率步行返回原處，設(shè)出發(fā)時的方向為正在下列四個圖中近似描述他的運(yùn)動的是（）ivivABC第5題圖6. 甲、乙兩物體在同一直線上運(yùn)動，它們的v-t圖象如圖，可知（A. 在t1時刻，甲和乙的速度相同B. 在t1時刻，甲和乙的速度大小相等，方向相反C. 在t2時刻，甲和乙的速度方向相同，加速度方向也相同D. 在t2時刻，甲和乙的速度相同，加速度也相同【舉一反三能力拓展】7. 在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，如圖給出了從0點(diǎn)開始，每5個點(diǎn)取一個計數(shù)點(diǎn)的紙帶，其中0、1、2、3、4、5、6都為計數(shù)點(diǎn)。測得：S=1.40cm,s2=1.90cm,s3=2.38cm,s4=2.88cm，s5=3.39cm，s6=3.87cm。那么：56s1今S2S4S5S6第7題圖(1) 在計時器打出點(diǎn)1、2、3、4、5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) 在平面直角坐標(biāo)系中作出速度一時間圖象。(3) 分析小車運(yùn)動速度隨時間變化的規(guī)律。【名師小結(jié)感悟反思】在紙帶上選取合適的測量點(diǎn)作為計時起點(diǎn)，在選好計數(shù)點(diǎn)后利用平均速度近似為該點(diǎn)瞬時速度的方法，得出各計數(shù)點(diǎn)的瞬時速度，描點(diǎn)連線作圖建立速度一時間圖象