资源简介

《实验：探究小车速度随时间变化的规律》
【设计思想】
1、内容特点：
本节内容为探究实验，目的是让学生通过研究小车在重物牵引下运动的速度随时间变化的规律，经历科学探究的活动，学会实验数据的处理方法。这节课的任务是测量小车的速度，做出小车运动的v-t图象，初步分析小车速度的变化规律。要学生体验从实验研究中获取数据、做出图象、分析图象、寻找规律的科学思维方法。使学生认识图象在研究物理问题中的作用；与数学公式相比，图象显得直观、形象、生动，让人一目了然，从而使学生感受到图象的直观的美。
2、地位、作用：
本节所起的作用是，承上启下。
（1）复习了上一章所学的实验技能：利用打点计时器测物体的速度。
（2）将上一章的加速度概念，平稳过渡到这一章中研究匀变速直线运动的规律。
所以，该实验如果放到“匀变速直线运动的速度与时间的关系”之后，就会显
得不伦不类。
（3）这节课不要求得出小车运动的速度时间关系式，也不要求建立匀变速直线运动
的概念。
3、教学方式：
（1）建议全体同学在实验室中，进行分组实验。
（2）也可考虑多种形式并存。如：将全班同学分成三部分。一部分利用打点计时器
进行实验，一部分利用气垫导轨进行实验，一部分利用频闪照相机进行实验。
而后，共同交流、评估。
（3）本节课所提的问题，有些是本节课必须解决的，如果难度较大，可随时采取讨
论的形式。有些是提出疑问，引起思考的，可在课下进行或今后的章节中进行。
【教学目标】
一、知识与技能：
1、知道实验目的，说出实验中各器材的作用，正确安装器材进行实验操作。
2、会选择点迹清晰的纸带，标出合理的计数点，测量各计数点间的距离。
3、会近似计算各测量点的瞬时速度。
4、能建立标度合适的v-t坐标系，并能正确地描点、作图。
5、能根据图象说出小车速度随时间变化的规律。
6、能根据小车速度变化的情况预测图象的基本特点。
二、过程与方法：
1、经历设计实验的过程，领会实验设计的方法。
2、体验根据实验数据进行猜测、探究、发现规律的探究方法。
3、认识数学化繁为简的工具作用，直观地运用物理图象展现规律，验证规律。
4、通过实验探究过程，进一步熟练打点计时器的应用。
三、情感、态度与价值观：
1、通过对纸带的处理、实验数据的图象展现，培养实事求是的科学态度，能灵活地
运用科学方法来研究问题、解决问题、提高创新意识。
2、在对实验数据的猜测过程中，提高合作探究能力。
3、培养透过现象看本质、用不同方法表达同一规律的科学意识。
4、通过了解史实培养顽强的意志和科学的方法观。
5、经历伽利略对自由落体运动的研究过程，体验数学在研究物理问题中的重要性。
体会人类对客观世界发现的乐趣。
【教学重点与难点】
一、教学重点：
1、处理实验数据。
2、用图象描绘物理规律。
二、教学难点：
1、通过纸带求瞬时速度。
2、减少实验误差，使坐标系中的点尽可能在一条直线上。
【教学内容及变化】
新
教
材
旧
教
材
变更
更强调了通过实验探究，引出物理规律
没有这一节
作用
通过本节探究出的物理图象，为研究“匀变速直线运动的速度与时间的关系”提供可靠依据。
直接通过加速度的定义式，变形得到“匀变速直线运动的速度与时间的关系”。
【教学设计】
〖引入〗
通过前面的学习，同学们知道了加速度可以体现速度的变化快慢。
那么在这种情况下，物体的速度随时间的变化有什么规律吗？
这节课，请同学们自己来研究！体会一下科学探究的乐趣。
复习：
1、先来复习一下加速度的概念吧！
2、这节课的主角之一是打点计时器，还记得如何用它来测速度吗？
〖新课教学〗
一、提出问题：探究小车在重物牵引下运动速度随时间变化的规律。
引导：请同学们猜想一下，这个规律可能是什么呢？
（教师应对学生的各种合理猜想表示肯定，甚至可同时罗列出来，等待同学们自己得出正确结论。）
二、猜想与假设：速度随时间线性递增。
引导：如何通过实验寻找这个规律呢？具体应该怎样操作？
（本节中的问题，如出现难度较大的情况，可让同学们采取讨论的方式得出答案。）
三、设计实验：
1、用打点计时器记录小车运动的位移随时间变化的情况。
2、利用前面所学知识计算各点的瞬时速度，从而得出速度随时间变化的情况。
好！哪位同学能够完整地叙述一下实验步骤？
四、进行实验：
1、根据课本P31的图2.1-1，将实验装置安装好。
2、启动计时器，然后放开小车，让它拖着纸带运动。
3、换上新纸带，重复操作两次。选择其中最为清晰的一条为纸带1。
仅凭一条纸带，数据会不会显得不够充分呢？怎么办呢？
4、增加所挂钩码的质量，重复步骤2和步骤3，再次选择最为清晰的一条为纸带2。
5、减少所挂钩码的质量，重复步骤2和步骤3，再次选择最为清晰的一条为纸带3。
条件变化了，还能够说明同一问题吗？
还记得如何计算纸带上某点瞬时速度的方法吗？
你能自己设计一个实验表格吗？
五、处理数据：
在纸带中选择合适的计时起点，每隔0.1s进行测量，计算出小车在几个时刻的瞬时速度，填入数据表格中。
设：位置0与位置1的间距为x1，位置1与位置2的间距为x2，依此类推。
Δt
=
0.1s
则：位置1的瞬时速度为，则第n点的瞬时速度为
纸带1：
位置编号
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
时间t／s
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
两点间距x／m
瞬时速度v／m·s-1
纸带2：
位置编号
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
时间t／s
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
两点间距x／m
瞬时速度v／m·s-1
纸带3：
位置编号
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
时间t／s
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
两点间距x／m
瞬时速度v／m·s-1
数据显然很不直观，怎么办呢？（回忆上一章的做法：画v
-
t图象）
六、分析与论证：
1、以速度v为纵轴，时间t为横轴建立直角坐标系。根据表中的v、t数据，
在直角坐标系中描点。
2、观察各点的分布规律，将其用光滑的线连接起来。
3、发现：描述小车运动的v
-
t图象是一条倾斜的直线。
你能用自己的语言描述小车运动的速度随时间变化的规律吗？
小车运动的速度随着时间均匀增加。
是一种线性的关系，可以想象其数学表达式为：y
=
kx
+
b，物理表达式为：v
=
kt
+
b
截距b：开始计时时，小车的速度。
斜率k：小车速度增加的快慢。钩码越重，小车速度增加得越快，直线斜率越大。
（想到什么了？）
这个结果，与你开始的猜想一致吗？
有的同学，画出的图象与其他同学的差异较大，会是什么原因呢？
七、评估：结果是否理想，什么原因？
请两组同学互相交流，取长补短，改进实验方案。
最终，各自写出实验探究报告。
八、交流与合作：
1、改进实验方案。
2、写出实验探究报告。
〖课堂练习〗课本：P33第2题
请同学们畅所欲言。
〖小结〗
1、实验探究的基本方法
2、小车在重物牵引下运动速度随时间变化的规律。
〖实践与拓展〗
如果不用打点计时器，这个实验，还可以改用什么器材来探究？
1、家中有数码相机的同学，请你在家研究：自由落体运动的速度随时间变化的规律，并写出实验报告。
2、家中没有数码相机的同学，请你通过结合上一章对气垫导轨的了解，写出较为详尽的利用气垫导轨研究“小车在重物牵引下运动速度随时间变化的规律”的实验方案。
〖温馨提示〗
一、做实验时：
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阻力小且不跑偏或跑偏较小的车。
2、小车运动时要保持纸带与打点计时器平面、木板平行。同时，要注意调整滑轮高度，使拉车的线与木板平行，以减少拉力的变化。
3、实验室应该先开启电源，再。打完一条纸带后，应该先断开电源后再取纸带，取下纸带后，将所用钩码质量标注在纸带上，并给纸带编号。
4、释放小车的同时应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和小车落地。即使安装了防撞挡板，也要防止小车落地。
5、牵引小车的钩码以100g以内为宜。若用到150g以上，则纸带上打出的点数不能满足以0.1s为计数点取6组数值的要求。
解决办法：
（1）用小沙桶替代钩码。沙桶及沙的质量在40～100g之间取三种不同质量，可用托
盘天平称量沙桶和沙子。
（2）若用150g钩码时，打出的纸带计数点之间的时间间隔可取至0.08s或0.06s，可
以满足6组以上数据的要求。
（3）为了防止钩码落地损伤钩码，可在地面铺泡沫塑料垫。小沙桶可以选择能装100g
以上沙子的带盖塑料瓶。
二、画图象时：
1、坐标轴单位长度的选取要合适，使图象分布在坐标平面的中央面积上。
2、认真观察、思考直角坐标系中描出的点的分布规律。课文中“描出的几个点大致……能够全部落在直线上。”一段话的意思是让实验点尽量落在直线上或均匀分布在直线的两侧，奇异点可不考虑。
3、用Excel拟合图象时，可仿照课本中的表格依次输入数据。实例
三、心态：
1、科学探究的过程不可能是一帆风顺的，同学们要有战胜困难的勇气和决心！战胜困难的过程也是一种能力提高的过程。
2、同学间的合作应是愉快的，且最大限度地发挥个人优势的。
3、祝同学们探究愉快！
t/s
v／m·s-1
0
v／m·s-1
14
15
4
8
6
0
t/s《实验：探究小车速度随时间变化的规律》
教学目标
一、知识目标：
1、根据相关实验器材，设计实验并熟练操作。
2、会运用已学知识处理纸带，求各点瞬时速度。
3、会用表格法处理数据，并合理猜想。
二、能力目标：
1、初步学习根据实验要求，设计实验，完成某种规律的探究方法。
2、对打出的纸带，会用近似的方法得出各点瞬时速度。
三、德育目标
1
、通过对小车运动的设计，培养学生积极主动思考问题的习惯，并锻炼其思考的全面性、准确性与逻辑性。
2、通过对纸带的处理，实验数据的图象展现，培养学生实事求是的科学态度，能使学生灵活地运用科学方法来研究问题，解决问题，提高创新意识。
3、在对实验数据的猜测过程中，提高学生合作探究能力。
教学重点
对实验的设计
数据的处理
教学难点
1、各点瞬时速度的计算。
2、对实验数据的处理、规律的探究。
教学方法
教师启发、引导，学生自主实验，讨论、交流学习成果。
教学用具
打点计时器
小车
钩码
纸带
课时安排
2课时
教学过程
一、导入新课
我们已经学习了用打点计时器测定物体运动的速度。我们这节课再利用打点计时器探究小车速度随时间变化的规律。
二、新课教学：
1、让学生自己设计好实验，并口头阐述相关实验器材及步骤。
教师活动：根据实验目的，研究物体运动的特点、规律。引导学生从具体实例开始，提出问题：如何设计小车在重物下的运动实验？
学生活动：思考实验过程并流利地口头阐述实验，包括设计思想、实施步骤和操作过程。
点评：以前老师比较习惯直接告诉学生如何去做，使学生沿着老师指定的方向“轻松”前进，自然而然地养成了“饭来张口”的惰性，缺乏思考的积极性、主动性，虽然这儿不是重点，但可以顺便培养学生动脑思考的好习惯。
2、引导学生熟练地摆好器材，进行合理、准确地操作，得到一条点迹清晰的纸带。
教师活动：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，而确保准确，并巡视全场，对出现的问题予以及时纠正。
学生活动：进行实验操作，注意把实验过程和已学过的“练习使用打点计时器”相对比，及时提出问题。
点评：（1）在动手操作之前，可以让学生先在头脑中实验，提前思考实验顺序和注意事
项；保证操作地顺利进行。
（2）和已学实验进行对比，使学生很好地应用了比较法，且有助于加深记忆。
（3）对学生出现的问题，可拿出来让全班同学参与解决，比如：“有的同学先松手，
再开打点计时器电源，有的同学反之，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。
3、选择纸带，并选好计数点，计算各计数点的瞬时速度填入表格。
教师活动：①让学生思考，面对打出的纸带如何研究小车的运动？
②引导学生学会计算各点瞬时速度的方法和表格处理方法。
学生活动：①得到纸带上点的速度就代表物体运动速度这个结论。
②用近似法计算各点瞬时速度，并填入表格，有待观察。
点评：（1）在“为什么要计算各点瞬时速度”这个问题，要让学生自己思考分析，提高其分析问题的能力。
（2）各点瞬时速度的计算虽然是已学内容，但牵扯到学生的计算能力及方法的理
解，所以仍是一难点，不容忽视。
4、由上述数据表格猜想出小车运动速度随时间的变化规律：速度与时间成正比。
教师活动：鼓励学生大胆猜想，并一一列举学生的各种想法，了解学生猜想的原因，进行总结与点评，纠正盲目的瞎想。
学生活动：大胆猜想，回答猜想原因，阐述猜想思路。
点评：（1）以上活动可以说是实验的精华之一，是提高学生思维能力与探究能力的关键之举。但应注意，猜想也有学问，要让猜想尽可能正确，就得根据自己所学知识和自己积累的经验来寻找答案，否则正确的可能性就很小了。
（2）通过学生回答，可以掌握学生思维习惯，了解学生的内心世界，可以达到知己知彼，对症下药。
（三）实例探究
关于实验的步骤
［例］在研究匀变速直线运动的实验中，某同学操作以下实验步骤，其中错误或遗漏
的步骤有（遗漏步骤可编上序号G、H
……）
A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处放开纸带，再接通电源
B．将打点计时器固定在平板上，并接好电路
C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码
D．取下纸带
E．将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上做匀速运动
F．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔
将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序。
解析：（1）问A中应先通电，再放纸带。
（2）D中取下纸带前应先断开电源。
（3）补充步骤G：换上新纸带，重复三次。
步骤顺序为：BFECADG
三、小结
这节课重点是对重物牵引下小车的运动进行探究，在探究过程中，涉及到了实验的设计、操作以及作图象的方法、原则，很好地提高了大家各方面的能力，同时又为后面学习这种匀变速运动打下了基础。
四、作业：
课后完成课本36页“问题与练习”中的习题。《实验：探究小车速度随时间变化的规律》
【教学目标】
一．知识与技能
1．应用打点计时器记录小车的运动过程；
2．进一步提高处理纸带的能力；
3．了解匀变速直线运动中速度随时间的变化规律。
二．过程与方法
1．通过对实验过程的探究，了解物理学的研究方法；
2．认识数学方法在物理实验数据处理中的作用；
3．初步学会根据实验数据进行猜测、探究、发现规律的探究方法。
三．情感态度和价值观
1．培养严谨求实的实验态度；
2．通过实验探究培养学习物理和研究物理问题的兴趣，学会探寻物理规律的方法；
3．学习合作完成实验，交流实验体会。
【教学重点】
学习科学探究方法。
【教学难点】
纸带的处理方法。
【教学过程】
一．复习回顾
速度是描述物体的运动快慢，在实际物体运动过程上，匀速直线运动是一种理想的运动，大多数物体的运动是变速运动。如果速度随时间是均匀变化的直线运动我们称之为匀变速直线运动，在匀变速直线运动中，我们可以通过加速度来描述速度的变化快慢。
二．课题引入
演示：小车在斜面上的下滑运动。
提出问题：小车做什么运动？(速度越来越大的运动，是加速运动)，小车的速度是越来越大，它是否是匀加速运动？如何研究它的研究它的运动规律？
三．实验设计、操作、数据的处理
这是第一个研究性实验，科学探究要遵循一定的程序，采用一定的方法。探究的操作活动包括观察、提问、实验、比较、推理、概括。这里探究小车做匀变速直线运动，目的并非唯一是要求学生通过探究得到小车的匀变速直线运动的结论，而是通过探究学习科学探究方法，体验实验探究过程。因为学生是初次，因此应该在教师的指导下与帮助下，逐一完成实验探究的各个过程。因此，将实验设计、操作、问题讨论、数据的处理交叉在一起，在学生通过实验得出纸带后，与学生边讨论边处理，在此过程中教师即是同学的合作者，又是学生学习的指导者。
问题1：选用什么仪器进行研究？
打点计时器或位移传感器或光电门。光电门研究的实验过程比较困难，难确定相同时间。
实验指导：在小车与纸带连接后，请同学们先打开电源，后松开小车，为什么这样做？(小车在斜面上下滑的时间较短，打点计时器在打开电源的开始可能不够稳定)。
实验：由同学组成实验小组，进行实验。
问题2：观察打出的纸带，能否说明小车是做加速运动？理由是什么？
由于在相同时间内小车的位移越来越大，说明小车做加速运动。
问题3：它是匀加还是变加？如何研究？
纸带的处理指导：首先去掉开始比较密集的点，并取一个开始点O，再向后数还有多少个点(最后的几个点也不要，因为小车在最后不沿斜面滑动)，后第隔5个点取一个计数点，分别为A、B、C、D、F。这样我们可以少研究一些点。
问题4：相邻计数点之间的时间是相同的，根据你所取的点，它们的时间间隔是多少
如果是每隔5个点为一个计数点，那么时间间隔为0.1s，可能由些同学打出的点比较少，也可以取4个或3个点为一个计数点，那时间为0.08s或0.06s。
数据处理指导：测量每个计数点到O点的距离，并设计表格进行数据记录(如表2.1-1)。注意，为什么不直接测量相同时间相邻点间的距离，而使测定每个点到O点的距离，其原因有二，一是为了研究位移时间图象，二是这样的测量数据比较大，测得的相对误差较小。
表2.1-1
计数点
1
2
3
4
5
6
t(s)
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
xn(cm)
△xn(cm)
vn(ms-1)
问题5：如果通过纸带研究小车是否为匀加速直线运动？要求同学根据表2.1-1中的数据，作出位移-时间图像。根据图像能否证明小车的运动是匀加速运动？
根据表格，会作出如图2.1-1位移时间图线，该图象只能说明小车做加速运动，不能说明小车做匀加速运动。
通过求瞬时速度的方向，求得每一计数点的瞬时速度，将画出速度-时间图象。如果速度时间图像是直线，就可以证明小车做匀加速直线运动。
问题6：如果通过图象求加速度？
直线的低斜率。
四．学习用电子表格处理实验数据
操作步骤：
打开Excel电子表格；
制作如表2.1-1表格(如图2.1-2所示)，并将数据对应记录在表格中；
在“插入”中打开“图表”，并选择“散点图”(如图2.1-3所示)；
单击“下一步”出现如图2.1-4对话框，并将X轴选择表格t行数据，将y轴选择表格vn行数据，然后确定，并能得到速度-时间的散点图。
5．添加趋势线，可得到如图2.1-4的速度-时间图像。
课后小记
位移图象不能反映物体是否做匀加速还是变加速运动，它只能反映物体做加速运动；
极小位移的平均速度可以认为该小位移中某点的瞬时速度，但最好是这段位移的中间时该的瞬时速度；
要进一步学习用电子表格处理实验数据。
图2.1-1
图2.1-3
图2.1-2
图2.1-4
图2.1-4《实验：探究小车速度随时间变化的规律》
★新课标要求
（一）知识与技能
1、根据相关实验器材，设计实验并熟练操作。
2、会运用已学知识处理纸带，求各点瞬时速度。
3、会用表格法处理数据，并合理猜想。
4、巧用v-t图象处理数据，观察规律。
5、掌握画图象的一般方法，并能用简洁语言进行阐述。
（二）过程与方法
1、初步学习根据实验要求，设计实验，完成某种规律的探究方法。
2、对打出的纸带，会用近似的方法得出各点瞬时速度。
3、初步学会根据实验数据进行猜测、探究、发现规律的探究方法。
4、认识数学化繁为简的工具作用，直观地运用物理图象展现规律，验证规律。
（三）情感、态度与价值观
1、通过对小车运动的设计，培养学生积极主动思考问题的习惯，并锻炼其思考的全面性、准确性与逻辑性。
2、通过对纸带的处理，实验数据的图象展现，培养学生实事求是的科学态度，能使学生灵活地运用科学方法来研究问题，解决问题，提高创新意识。
3、在对实验数据的猜测过程中，提高学生合作探究能力。
4、在对现象规律的语言阐述中，提高了学生的语言表达能力，还体现了各学科之间的联系，可引伸到各事物间的关联性，使自己溶入社会。
重
点：
难
点：
★教学重点
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、规律的探究。
★教学方法
教师启发、引导，学生自主实验，讨论、交流学习成果。
★教学地点：实验室
★教学过程
（一）引入新课
我们已经学习了用打点计时器测定物体运动的速度。我们这节课再利用打点计时器探究小车速度随时间变化的规律。
（二）进行新课
1、让学生自己设计好实验，并口头阐述相关实验器材及步骤。
教师活动：根据实验目的，研究物体运动的特点、规律。引导学生从具体实例开始，提出问题：如何设计小车在重物下的运动实验？
学生活动：思考实验过程并流利地口头阐述实验，包括设计思想、实施步骤和操作过程。
点评：以前老师比较习惯直接告诉学生如何去做，使学生沿着老师指定的方向“轻松”前进，自然而然地养成了“饭来张口”的惰性，缺乏思考的积极性、主动性，虽然这儿不是重点，但可以顺便培养学生动脑思考的好习惯。
2、引导学生熟练地摆好器材，进行合理、准确地操作，得到一条点迹清晰的纸带。
教师活动：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，而确保准确，并巡视全场，对出现的问题予以及时纠正。
学生活动：进行实验操作，注意把实验过程和已学过的“练习使用打点计时器”相对比，及时提出问题。
点评：（1）在动手操作之前，可以让学生先在头脑中实验，提前思考实验顺序和注意事
项；保证操作地顺利进行。
（2）和已学实验进行对比，使学生很好地应用了比较法，且有助于加深记忆。
（3）对学生出现的问题，可拿出来让全班同学参与解决，比如：“有的同学先松手，
再开打点计时器电源，有的同学反之，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。
3、选择纸带，并选好计数点，计算各计数点的瞬时速度填入表格。
教师活动：①让学生思考，面对打出的纸带如何研究小车的运动？
②引导学生学会计算各点瞬时速度的方法和表格处理方法。
学生活动：①得到纸带上点的速度就代表物体运动速度这个结论。
②用近似法计算各点瞬时速度，并填入表格，有待观察。
点评：（1）在“为什么要计算各点瞬时速度”这个问题，要让学生自己思考分析，提高其分析问题的能力。
（2）各点瞬时速度的计算虽然是已学内容，但牵扯到学生的计算能力及方法的理
解，所以仍是一难点，不容忽视。
4、由上述数据表格猜想出小车运动速度随时间的变化规律：速度与时间成正比。
教师活动：鼓励学生大胆猜想，并一一列举学生的各种想法，了解学生猜想的原因，进行总结与点评，纠正盲目的瞎想。
学生活动：大胆猜想，回答猜想原因，阐述猜想思路。
点评：（1）以上活动可以说是实验的精华之一，是提高学生思维能力与探究能力的关键之举。但应注意，猜想也有学问，要让猜想尽可能正确，就得根据自己所学知识和自己积累的经验来寻找答案，否则正确的可能性就很小了。
（2）通过学生回答，可以掌握学生思维习惯，了解学生的内心世界，可以达到知此
知彼，对症下药。
5、学生独立寻找直观地体现规律的方法：图象法。
教师活动：提出体现物理规律的两种方法：1、公式法；2、图象法，得出图象法的直观优越性。
学生活动：回答方法，并掌握图象法的直观优越性。
点评：（1）用图象法来处理物理问题，探究物理规律，在物理学中是比较常用的，也是
非常重要的。
（2）此外，在这儿还培养了学生从优选择的习惯。
6、掌握绘制图象的一般方法：描点法。根据实验数据绘制v-t图象。
教师活动：强调绘制图象的方法，并提问引导描点法一般原则，强调作图的精确性，培养严谨的科学态度。
学生活动：根据实验数据和坐标纸大小先确定标度，再准确描点，并用平滑的曲线进行连接。
点评：描点法是作图的一种最基本的方法，最重点的两点：一是准确性（标度要合适），
二是要用平滑曲线连接（要让尽可能多的点分布在线上，不在线上的点分布在两侧，离线较远的点删去）。最后还要注意美观性（使图象分布在坐标纸中央）。
7、观察计算机作图，了解计算机作图优越性。
教师活动：用Excel软件演示作v-t图。
学生活动：认真观察、体会并和手工作图加以对比，争取课下独立完成。
点评：学生每人一机可能有的学校条件不具备，但教师用机基本能实现，因此这儿作一演示，有计算机的学生课下可自行完成，对微机学习也是一个促进，没有条件的学生也可以增强感观认识，同时还能提高学生们兴趣，增强学生们学习主动性。
8、根据所作图线来描述小车运动速度随时间的规律。
教师活动：根据学生不同回答来进行总结、引导。培养其规律总结能力，语言表达能力。
学生活动：回答：小车速度随时间逐渐增大；相同时间里，速度增量相同；成正比……
点评：这里答案不唯一，应鼓励学生大胆表达，对正确的地方表扬，不合适的地方应
引导、纠正，这样才能使学生加深印象，培养良好的思维习惯，提高创新意识、开阔思维。
（三）课堂总结、点评
这节课重点是对重物牵引下小车的运动进行探究，在探究过程中，涉及到了实验的设计、操作以及作图象的方法、原则，很好地提高了大家各方面的能力，同时又为后面学习这种匀变速运动打下了基础。
（四）实例探究
☆关于瞬时速度的图象与加速度的应用
［例1］
在研究匀变速直线运动的实验中，算出小车经过各计数点瞬时速度如下
计数点序号
1
2
3
4
5
6
计数点对应的时刻（s）
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
通过计数点的速度（cm／s）
44.0
62.0
81.0
100.0
110.0
168.0
为了计算加速度，合理的方法是（
）
A．根据任意两计数点的速度用公式算出加速度
B．根据实验数据画出v－t图，量出其倾角，由公式a
=
tg求出加速度
C．根据实验数据画出v－t图，由图线上相距较远的两点所对应的速度、时间，用
公式算出加速度
D．依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度
分析：方法A偶然误差较大。方法D实际上也仅由始末两个速度决定，偶然误差也比较大，只有利用实验数据画出对应的v－t图，才可充分利用各次测量数据，减少偶然误差。由于在物理图象中，两坐标轴的分度大小往往是不相等的，根据同一组数据，可以画出倾角不同的许多图线，方法B是错误的。正确的方法是根据图线找出不同时刻所对应的速度值，然后利用公式算出加速度，即方法
C。
答案C
☆关于实验的步骤
［例2］在研究匀变速直线运动的实验中，某同学操作以下实验步骤，其中错误或遗漏
的步骤有（遗漏步骤可编上序号G、H
……）
A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处放开纸带，再接通电源
B．将打点计时器固定在平板上，并接好电路
C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码
D．取下纸带
E．将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上做匀速运动
F．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔
将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序。
解析：（1）问A中应先通电，再放纸带。
（2）D中取下纸带前应先断开电源。
（3）补充步骤G：换上新纸带，重复三次。
步骤顺序为：BFECADG
★课余作业
课后完成课本26页“问题与练习”中的习题。
★“问题与练习”（P13）参考答案
1、（1）v（m/s）：15
16.4
18.1
19.4
21.1
22.5
23.9
（2）略
（3）近似为一条直线。
2、对a是以速度15m/s的速度在匀速运动；对b是从静止开始做匀加速运动a=1.75m/s2；对c则是以v0=4m/s做匀减速运动，加速度为a=2/3
m/s2
3、（1）略
（2）有道理
4、略
★教学体会
www.《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40～100
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0．08
s或0．06
s，可以满足6组以上数据的要求。
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
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。
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
QUOTE
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，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。
对学生出现的问题，可拿出来让全班同学参与解决，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：。
QUOTE
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。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：
QUOTE
，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）
（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，速度也会增加相同的，即在相同时间内速度的变化相等。
2.
从函数关系看：
，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0.1s
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=，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、布置作业
教材P33
问题与练习2、4题。
五、板书设计
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？
①打点计时器
②天平
③低压直流电源
④细绳
⑤纸带
⑥小车
⑦钩码
⑧秒表
⑨一端有滑轮的长木板
答案：①
④
⑤
⑥
⑦
⑨
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
、…n×0.02s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）分析小车的速度随时间变化的规律。
答案：
（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。
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x2＝2.98
cm，x5＝13.20
cm。
（3）描点连线如图2-1-8所示.
图2-1-8
（4）设打0点时速度为v0
从图象可以知道，图线与纵轴的交点即为速度v0，由图可读出v0=0.18
m/s（0.16～0.20均可）。
从图线上任取相隔较远的的两个点，求出加速度为a＝2.50
m/s2（2.42～2.50均可）。
教育格言
教育技巧的全部诀窍就在于抓住儿童的这种上进心，这种道德上的自勉。要是儿童自己不求上进，不知自勉，任何教育者就都不能在他的身上培养出好的品质。可是只有在教师首先看到儿童优点的那些地方，儿童才会产生上进心。
4
0
●
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1
2
3
5
x1
x2
x3
x4
x5
图2-1-2
图2-1-3

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