实验探究小车速度随时间变化的规律(教师稿).doc

实验探究小车速度随时间变化的规律学案(教师稿)高成军一、复习巩固 1、打点计时器的作用是什么？参考解答：计时，注意不是测速度或测长度 2、打点计时器有哪些种类？工作时对使用的电源有何要求？打点时间间隔是多少？参考解答：打点计时器有电磁打点计时器和电火花计时器，都是通过在纸带上留有点迹进行计时；电磁打点计时器使用的是交流电，由学生电源提供，工作电压在6伏以下；电火花计时器使用的也是交流电，直接使用220伏电压；由于我国使用的交流电频率都是50赫兹，故这两种计时器的打点时间间隔都是0.02秒。 3、如何利用打点计时器测小车运动的瞬时速度？参考解答：用纸带与小车相连，在小车运动过程中，利用打点计时器在纸带上打上一系列点，测出某两点间的距离除以对应的时间，得到平均速度，作为待测点的瞬时速度，例如下图中测出D点与F点之间的平均速度作为E点的平均速度。DFE 4、为了找出小车的运动规律，我常采取什么办法？参考解答：利用途象，以速度v为纵轴，时间t为横轴建立直角坐标系，在坐标系中描出小车运动的时间与对应的速度的点，再用平滑的曲线拟合这些点，从而找出小车的运动速度随时间的变化规律。二、引入思考 在上一章练习使用打点计时器测物体运动速度的时候，我们是用手直接拉纸带运动，学习对其速度时间图象初步分析，没有什么特殊的规律。而我们研究物理规律的时候往往从比较特殊的情况入手，让重锤拉着小车在平板上运动，利用打点计时器来研究小车的运动特点，装置如教材31页图2.1-1。 请同学们思考一下并猜测一下小车在运动过程中速度可能变化特点。 预测：速度逐渐增大同学都会想到，速度按照什么样的规律增大则不太好确定，此问题即是本实验的探究目标。三、安装实验器材 按教材31页图2.1-1安装好实验器材。 请同学们思考一下安装器材时有哪些注意点？ 参考解答：水平木板不能侧向倾斜，以免小车在运动过程中跑离木板；木板一端的定滑轮高低位置要适当，尽量使细线沿水平方向拉小车，以免在小车运动过程中细线拉小车的力角度变化；牵引小车的钩码个数要适当，以免加速度过大而使纸带上的点太少，或者加速度太小，而使各段位移无多大差别等。四、实验操作 1、动手操作前请同学们在头脑中想一遍操作过程，并思考讨论操作时的注意点，各小组讨论，交流回答。参考解答：讨论后请学生口述实验操作过程；汇集讨论结果并教师适当指导后实验注意点应该有：1、开始释放小车时应使小车靠近打点计时器；2、先接通电源，计时器开始工作后再释放小车，当小车停止运动后即时断开电源；3、要防止钩码落地或小车与滑轮相撞，当小车到达滑轮前应即时用手按住它；4、为了得到理想的打点纸带，挂相同钩码时可重复做几次，一般是三次；5为了实验的结果有一定的普遍性，各组实验时所使用的钩码个数适当即可，不一定刻意使用相同钩码数。讨论时要注意，不仅要知道这些注意点，还要知道这样做的目的。2、开始实际实验操作。五、实验数据采集1、明确所要采集的数据对象及采取的办法。参考解答：我们要采集的实验数据对象是小车运动的时间与该时刻对应的瞬时速度。小车运动的时间可以通过打点计时器所打的点及计时时间间隔获得；小车运动的瞬时速度可以用复习巩固中问题3的方法获得。2、请同学们讨论一下数据采集实验数据时有哪些注意点？讨论结果汇总：1、从所打纸带中选择点迹比较清楚的理想的纸带；2、对于所选择的纸带，开头的一段点迹比较密集，可以舍去，不影响对小车运动规律的研究；3、为了计算方便和减小误差，选择计时点时，通常用连续打5个点的时间作为时间间隔单位，即T=0.01s，并对所选取的计数点标上数字，如：1、2、3、4、；4、测量计数点之间的距离后，直接记录在纸带上，并表明是哪两点间的距离；4、仿照书上31页设计一个表格，表格内容应包括计数点编号、时间、距离、对应点速度。3、数据采集 请同学们设计表格，并记录对应的数据： 表格：六、数据处理与探究1、依据前面的学习经验，为了找到小车的运动规律，我们采取图象法，以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，请同学们根据自己表中记录的数据，选择合适的标度，利用手中的坐标纸描点。2、组与组之间相互交流各自所描的点，观察与思考这些点的分布规律，你的体会是什么？交流结果：由于各个组所使用的钩码个数可能不同，所描点的走向有所不同，但是各组所描的点大体分布在一条直线上，可以很大把握地说，如果是没有实验误差的理想情况下，代表小车速度与时间关系的点真的能够全部落在某条直线上。3、作图通过以上思考，我们可以用一条直线去代表这些点，用平滑的曲线（包括直线）来“拟合”这些点，不要用折线连接各点，因为小车运动过程中速度不会发生突变，不在直线上的点要均匀分布与直线的两侧。小车运动速度时间图象（可将坐标纸贴于该区域）：4、分析与探究1）观察得到的我们得到的小车运动的v-t图象，你能用自己的语言描述小车运动速度随时间的变化规律吗？参考解答：小车运动的v-t图象是一条倾斜的直线，说明小车运动的速度随时间均匀增加，即相同的时间内速度增加量相同，是线性关系。2）各小组所得到小车运动的v-t图象的倾斜程度不是完全一样的，图象的倾斜程度不同，反应了下车运动的什么区别？参考解答：小车运动的v-t图象的倾斜程度不同，说明小车在相同时间内速度的变化量不同，即速度变化的快慢不同，也就是小车运动的加速度不同。3）如何利用v-t图象求出小车运动的加速度？参考解答：图象的斜率反应了小车单位时间内速度的变化量，故可以通过求图象的斜率求出小车运动的加