高中物理第二章匀变速直线运动的研究第1节实验：探究小车速度随时间变化的规律教案2新人教版必修1

1、- 1 - 实验：探究小车速度随时间变化的规律备课资源完成本实验的一些建议：1. 打点计时器纸带限位器要与长木板纵轴位置对齐再固定在长木板上，使纸带、小车、拉线和定滑轮在一条直线上。小车要选择在木板上运动不跑偏或跑偏较小的车。2. 牵引小车的钩码以100 g 以内为宜。若用到150 g 以上，则纸带上打出的点数不能满足以 0.1 s为计数点取6 组数值的要求。解决办法：用小沙桶替代钩码。沙桶及沙的质量在40100 g之间取三种不同质量，可用托盘天平称量沙桶和沙子。若用50 g 钩码，取至150 g 时打出的纸带计数点之间的时间间隔可减小至008 s 或 006 s ，可以满足6 组以上数据的要

2、求。为防钩码落地损伤钩码，可在地面铺泡沫塑料垫。小沙桶可选择能装100 g以上砂子的带盖塑料瓶。3. 在小车后面安装纸带的方法如图2-1-1 所示。使小车运动时保持纸带与打点计时器平面、木板平行，减少摩擦力影响。注意调整滑轮高度，使拉车的线与木板平行，减少拉力的变化。4. 开启电源，待打点计时器工作稳定后释放小车，同时用一只手在定滑轮一端准备接住小车，防止小车撞击定滑轮，防止小车落地。即使安装了防撞挡板，也要防止小车落地。关断电源后再取纸带，取下纸带后，将所用钩码质量标注在纸带上，并给纸带编号。5. 纸带上的点先取零点和计数点进行编号再测距离。测量长度时不要用短刻度尺分别测量相邻两个计数点间的

3、长度，最好用长刻度尺对齐各计数点（不移动尺子）读出各计数点间长度值，避免测量误差的积累。6. 在坐标纸上画v-t图象时，注意坐标轴单位长度的选取，使图象分布在坐标平面的大部分面积。教学目标- 2 - 一、知识与技能1. 能熟练使用打点计时器。2. 会根据相关实验器材，设计实验并完成操作。3. 会处理纸带求各点瞬时速度。4. 会设计表格并用表格记录并处理数据。5. 会用v-t图象处理数据，描述物体运动规律。二、过程与方法1. 初步学习根据实验要求，设计实验，探究某种规律的研究方法。2. 初步学会根据实验数据发现规律的探究方法。三、情感、态度与价值观1. 体会进行实验设计的思路方法，体会物理学的研

4、究方法、研究思想。2. 通过实验探究培养学生进行科学探究的思想方法，以及探索物理规律的兴趣与爱好。教学重点、难点教学重点1. 图象法研究速度随时间变化的规律。2. 对运动的速度随时间变化规律的探究。教学难点1. 各点瞬时速度的计算。 2. 对实验数据的处理规律的研究。教学过程一、导入新课很多物体的运动时快时慢，即物体的速度随时间不断变化，并且速度随时间变化遵循不同的规律。那么怎样探究物体运动时速度与时间的变化规律呢？这节课我们以小车在重物牵引下的运动为例，探究一下小车速度随时间的变化规律。板书： 第一节实验：探究小车速度随时间变化的规律二、进行新课（一）问题猜想及实验设计教师提问：小车的速度随

5、时间变化规律有几种可能？怎样直观你的猜想？学生回答：小车的速度变化可能是先快后慢、先慢后快、均匀变化等。可结合速度图象描述猜想。- 3 - 教师提问：提示如何测量出不同时刻的小车运动速度？设计实验方案。学生讨论：学生回答：在车的后面固定一纸带，让纸带通过打点计时器。小车运动时，打点计时器在纸带上记录了小车的运动情况，在计数点上标记时刻，计算出计数点所对应的瞬时速度，最后用v-t图象研究小车的速度。教师评价后指导学生：很好，我们还应该注意什么事项，以及怎样设计实验步骤呢？（二）进行实验学生活动：分组讨论实验过程中注意事项以及实验步骤。教师提问：开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器这是为什么？学

6、生回答：这样可使纸带上打的点尽可能多一些。教师提问：在测小车的加速度时，是先接通电源让计时器工作后，再放开小车，还是先放小车后接通电源让计时器工作？学生回答：为使纸带上打的点尽可能多一些，先接通电源让计时器工作后，再放开小车。教师提问：要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞应怎办？学生回答：当小车到达滑轮前及时用手按住它。学生活动：设计实验步骤，并完成实验。教师活动：投影展示实验步骤，并引导学生对比纠正。实验步骤：1. 附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路。2. 用一条细绳拴住小车使细绳跨过滑轮，下边挂上适量的钩码，让纸带穿过打点计时器

7、，并把纸带的一端固定在小车的上面。3. 把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一列小点。换上新的纸带，重复实验三次。教师指导： 建议同学们在动手操作之前，可以先在头脑中实验，提前思考实验顺序和注意事项，可以先想一想练习时用打点计时器。教师活动：引导学生正确进行器材安装，进行合理、规范的操作，得到一条点迹清晰的纸带。学生进行实验，老师巡回指导，引导学生“三思而后行”，注意实验逻辑性、合理性及其相关注意事项，而且确保准确，并巡视全场，对出现的问题予以及时纠正，帮助实力较弱的小组实现实验。- 4 - 对学生出现的问题，可拿出来让全班同学参与解决，

8、比如：“有的同学先松手，再开打点计时器电源；有的同学则反之。哪种好？为什么？”这样让学生参与讨论，调动学生思考的积极性和主动性。（三）数据处理及实验结论教师活动：指导学生分组进行数据处理。教师指导： 1. 如图 2-1-2 所示舍掉纸带开头一些过于密集的点迹，找一个适当的点作为计时起点，并记为0 点。2. 若从起点开始，每隔4 个点取一个计数点，分别记为1、2、3、 4、5 点，相邻两个计数点间的时间间隔为多少秒？学生回答：t=0.02s5=0.1s。3. 用直尺分别测量各个计数点间的距离，填入下表。通过观察、思考，看看相邻的两个计数点间的距离有什么规律？教师指导： 相邻的距离之差是一个定值。

9、这是匀变速直线运动一个很重要的特点，也是判断一个直线运动是不是匀变速直线运动的一个依据。4. 根据相邻的两个计数点间的距离分别测量中间的计数点1、 2、3、4 的瞬时速度，把各个计数点的瞬时速度填入下表。教师点拨：求计数点瞬时速度公式举例：122xxvt，t =0.1s 。计数点序号1 2 3 4 5 计数点对应的时刻（s）0.10 0.40 各计数点间的距离通过各计数点的速度（cm/s）4 0 1 2 3 5 x1x2x3x4x5图 2-1-2 - 5 - （四）做出物体的速度时间图象。学生活动：做出物体的速度时间图象。教师指导：运用图象来处理物理实验数据，这是一个难点，作图象时要标明横纵坐

10、标轴代表的物理意义，选择合适的标度，以各点瞬时速度v为纵轴，时间t为横轴，不在同一直线上的点尽量均匀分布在直线的两侧。教师活动：教师展示学生作出的图象，并进行鼓励性评价。学生活动：根据图象得出小车运动速度随时间变化的规律。教师提问：你根据小车的v-t图象，能得出什么结论？学生讨论后回答：1. 时间增加相同的t，速度也会增加相同的v，即在相同时间内速度的变化相等。2. 从函数关系看：bvkx，速度随时间均匀增加。师生共同得出实验结论：小车的速度随时间均匀增加（变化），小车做匀变速（a不变）的直线运动。教师引导学生思考尝试下面的实验：1. 某同学用以下方法绘制的小车的v-t图象，先把纸带每隔0.1

11、s 剪断，得到若干短纸条，再把这些纸条并排贴在一张纸上，使这些纸条下端对齐，作为时间轴，标出时间，最后将纸条上端中心连起来，于是得到v-t图象。请你按以上办法绘制这个图象。这样做有道理吗？说说你的看法。教师点拨：剪下的纸条长度表示0.1s 时间内位移大小，可近似认为速度v=0.1x，纸条长度可认为表示速度。2. 某组同学实验过程中将固定打点计时器一端的木板垫高，使木板有一倾斜角度，是否对实验结果有影响？画出的图象有什么不同？答案：无；图象与时间轴的夹角不同。三、课堂小结通过本节课的学习，我们要掌握科学探究的方法和步骤，以及实验时应注意的一些问题，并且学会利用表格和图象处理数据的方法。四、布置作

12、业教材 p33 问题与练习2、4 题。五、板书设计- 6 - 实验：探究小车的速度随时间变化的规律1. 设计实验方案2. 进行实验3. 实验结论小车的速度随时间均匀增加（变化），小车做匀变速（a不变）的直线运动。六、课堂作业1. 在探究小车速度随时间变化规律的实验中，下列哪些器材是本实验必须的？打点计时器天平低压直流电源细绳纸带小车钩码秒表一端有滑轮的长木板答案： 达到实验目的还需器材是：低压交流电源、刻度尺。2. 在实验“探究小车速度随时间变化的规律”中，我们采用的正确方法是（） 。a舍掉开头过于紧密的点，找一个适当的点当作计时起点b为了实验精确，选取纸带上第一个点做计时起点c每相邻计数点的

13、时间间隔只能取0.1s d相邻计数点的时间间隔可视打点密度而定，可取0.02s 、0.04s 、n0.02s 均可答案： ad 3. 图 2-1-3中给出了从0 点开始每5 个点取一个计数点的纸带。0，1，2， 3，4，5，6均为计数点。 （每两个计数点间有4 个点未画出）s1=1.40cm，s2=1.90cm，s3=2.38cm，s4=2.88cm，s5=3.39cm，s6=3.78cm。那么（ 1）计时器在打出1，2，3 等点时小车的速度分别为：v1= cm/s ； v2= cm/s ；v3= cm/s ；v4= cm/s ；v5= cm/s。（2）在坐标纸上画出v-t图象。（3）分析小车

14、的速度随时间变化的规律。答案：图 2-1-3 - 7 - （1）v1=16.50cm/s ；v2=21.40cm/s ；v3=26.30cm/s ；v4=31.35cm/s ；v5=36.30cm/s 。（3）小车的速度随时间均匀增加。4. 某同学用图2-1-4 所示的实验装置研究小车在斜面上的运动。实验步骤如下：图 2-1-4 a安装好实验器材。b接通电源后，让拖着纸带的小车沿平板斜面向下运动，重复几次。选出一条点迹比较清晰的纸带，舍去开始密集的点迹，从便于测量的点开始，每两个打点间隔取一个计数点，如图 2-1-5 中 0，1，2， 6 点所示。图 2-1-5 c测量 1，2，3， 6 计数

15、点到0 计数点的距离，分别记作：x1，x2，x3，x6。d通过测量和计算，该同学判断出小车沿平板做匀加速直线运动。e分别计算出x1，x2，x3，x6与对应时间的比值v1，v2，v3，v6。f 以v为纵坐标、t为横坐标，标出v与对应时间t的坐标点，画出v-t图线。结合上述实验步骤，请你完成下列问题：（1）实验中，除打点计时器（含纸带、复写纸）、小车、平板、铁架台、导线及开关外，在下面的仪器和器材中，必须使用的有_和_。 （填选项代号）a电压合适的50 hz 交流电源 b 电压可调的直流电源c刻度尺 d 秒表 e 天平 f 重锤（2）将最小刻度为1 mm的刻度尺的0 刻线与 0 计数点对齐， 0、1、2、5 计数点所在位置如图 2-1-6所示，则x2 _ cm，x5_ cm。- 8 - 图 2-1-6 （3）该同学在图2-1-7 中已标出1、3、4、6 计数点对应的坐标，请你在该图中标出与2、5 两个计数点对应的坐标点，并画出v-t图线。图 2-1-7 （4）根据v-t图线判断，在打0 计数点时，小车的速度v0 _ m/s ；它在斜面上运动的加速度a _ m/s2。答案：见解析。解析： （1）还需要的实验器材有电压合适的50 hz 交流电源和刻度尺。答案为ac 。（2）用毫米刻度尺读数，注意要估读一位，则x22.98 cm ，x513.20 cm 。（3）描