资源简介

2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律
【教材分析】
本节课是必修一第二章第一节的内容，在这之前学生已经学过了打点计时器的原理和操作方法，知道怎么通过打点计时器来测量瞬时速度，通过本节课的学习进一步练习熟悉打点计时器，通过实验来探究在恒力作用下的小车运动时速度随时间变化的规律，为之后学习匀变速直线运动的相关知识提供素材，打下基础，因此本节课具有承上启下的作用。
【教学目标】
1. 进一步练习打点计时器。
2. 会利用平均速度求瞬时速度。
3. 会利用v-t图像处理实验数据，并据此判断物体的运动性质。
4. 能根据实验数据求加速度。
【教学重难点】
1、进行实验，正确操作，记录数据。（重点）
2、分析数据，作出v-t图像，直观反应规律。（重点）
3、正确进行实验操作。（难点）
4、分析数据，作出v-t图像。（难点）
【新课导入】
物体的运动通常是变化多端的，物体运动规律是各不相同的，不同的运动都有速度的变化
【教师提出问题】怎么探索速度随时间变化的规律？
要想知道速度随时间变化的规律，必须知道物体在一系列不同时刻的速度。这节课我们通过探究小车在重物牵引下的运动，来研究小车速度随时间的变化规律。
【新课讲解】
1、实验思路
【教师引导】上一章学习了打点计时器的使用，这节课进一步的学习利用打点计时器探究小车速度随时间变化的规律。
该实验的原理是什么？引导学生设计实验。
【学生讨论】讨论后归纳出该方案主要问题：
（1）目测小车经过某点时按下停表记下的时间与实际经过时间有较大出入；
（2）目光垂直于木板随小车运动，才能准确知道是否经过某点，实验中很难做到，存在偏差；
（3）用某点前后间距均匀的两点间的于均速度作为这二点（中间位置）的瞬时速度存在偏差。
【教师演示】展示用①带有滑轮的长木板；②小车；③带小钩的细线；④25 g的槽码3个，也可以用50 g的钩码或用沙子和小桶代替钩码，用弹簧测力计或天平称量；⑤打点计时器；⑥纸带；⑦刻度尺；⑧学生电源、导线等器材设计的方案。
把一端带有滑轮的长木板平放在实验桌上，木板另一端固定打点计时器，木板上放一个可移动的小车，小车的一端连接穿过打点计时器的纸带，另一端连接绕过滑轮系有槽码的细绳，如图所示。小车在槽码的牵引下运动，通过研究纸带上的信息，探究小车速度随时间变化的规律。
（一）进行实验
教师活动 学生活动
实验环节 提供相关器材，用手机拍照功能记录学生实验中出现的问题或由问题导致的结果 自主挑选器材、组装装置，规划步骤、进行实验；
优化实验环节 通过投影展示所拍照片，让学生找出照片中存在的问题，分析问题成因： 从照片中找出问题，分析成因，解决问题
可能出现的问题预设：
图片1 展示问题：一部分纸带没有点迹，且点迹出现时间距已经比较大 分析成因：先释放小车，后打开大点计时器
图片2 展示问题：一段纸带没有点迹，但最开始点迹密集甚至重合 分析成因：释放小车位置离打点计时器较远
图片3 展示问题：钩码离地面很近，实验过程会落地 分析成因：细线太长
图片4 展示问题：纸带扭曲 分析成因：打点计时器没有正对轨道中央
（二）数据记录
【教师引导】纸带的选取和处理
（1）多条纸带中选取一条点迹清晰且点迹排成直线的纸带进行处理，舍掉开头一段过于密集的，找一个适当的点做计时起点，为了减少测量误差和便于计算，每隔4个“计时点”选取一个“计数点”进行测时，相邻计数点的时问间隔为0.1秒。
（2）测量距离时从选取的计时起点到各个计数点的距离。
【教师提问】瞬时速度的计算方法
由公式计算两点间的平均速度，用这个平均速度代表纸带经过这两点中间时刻的瞬时速度，再由各点瞬时速度描点、连线，作出v-t图像，分析小车的运动规律求小车的加速度。
【教师补充】画v-t图像时，注意让所画直线尽量经过较多的点，不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧；同时注意坐标轴单位长度的选取，要使图线布满坐标平面的大部分区域。
（三）数据分析
可以考虑用v-t 图像分析速度v与时间t的定量关系。
1、以时间t为横轴、速度v为纵轴、建立直角坐标系。
2、根据表1中的v、t数据，在坐标系中描点作出v-t图像。
3、通过观察、思考，找出这些点的分布规律。
4、让尽可能多的点处在直线上，不在直线上的点应对称地分布在直线两侧。
实验结论：观察得到①图线为一条倾斜的直线。根据画出的v-t图像求出小车运动任意位置的加速度。
，
，
可得运动的过程加速度不变即②小车的速度随时间均匀增加，即小车在做匀加速直线运动。
教学设计说明：最终由图像的走向得出实验的结论。
【板书】
§2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律
实验目的
进一步练习使用打点计时器；
处理实验数据，并据此判断小车的速度随时间的变化规律。
实验原理
利用打点计时器打出的纸带上记录的信息，可以计算出各时刻的瞬时速度。
利用描点法作出小车的v-t图像，根据图像判断小车速度随时间的变化规律。
注意事项
开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器；
先接通电源，打点稳定后再释放小车；
实验时要注意保护小车及滑轮，要避免它们被碰坏；
小车另一端所挂的槽码个数要适当，避免加速度过大而使纸带上打的点太少，或加速度太小使各段位移无法区别，从而增大误差。

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