高中物理人教版 (2019)必修 第一册1 实验：探究小车速度随时间变化的规律学案设计

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册1 实验：探究小车速度随时间变化的规律学案设计，共5页。学案主要包含了实验目的，实验原理与实验设计，实验器材，进行实验，处理数据，分析数据等内容，欢迎下载使用。

1.进一步巩固打计时器的使用。
2.进一步巩固瞬时速度的求法。
3.经历完整的实验探究过程，体会科学探究的方法。
4.初步了解数据拟合在物理中的应用。
5.在处理数据时体会数形结合的思想在物理学的应用。
教学重难点
教学重点
设计实验过程、处理实验数据、打点计时器的使用
教学难点
设计实验过程、处理实验数据
教学准备
打点计时器（及相配套的电源、复写纸、导线）、轨道、小车、细线、钩码、刻度尺、纸带。
教学过程
新课引入
教师口述：前面我们学习了匀变速直线运动的相关基本概念及物理量。请同学们回忆一下上一章所学过的内容。
学生活动：思考老师所提问题。
答案：概念（质点、参考系、时间、时刻、路程、位移），两个定义（速度、加速度）。
教师口述：上一节我们只是学了这些基本的概念。要想深入地研究运动，还需要研究这些物理量之间的关系。寻求一种运动的特点和规律，一般要从某个具体事例开始。这一节我们研究小车在重物牵引下的运动，看看小车的速度是怎样随时间变化的。
讲授新课
一、实验目的
教师活动：向学生直接展示实验目的，即研究小车在重物牵引下速度随时间变化的规律。
二、实验原理与实验设计
教师设问：研究小车在重物牵引下速度随时间变化的规律，应如何设计实验？要测量哪些物理量，如何测量这些物理量？
学生活动：学生之间讨论教师所提问题，然后举手回答。
教师活动：理答。
按：若学生回答的思路不明确，教师可通过一些阶梯型问题作为引导。如学生不明确测量哪些物理量，就问学生要测量哪些物理量。若学生不明确如何测量这些物理量，教师设问通过什么器材怎样测量这些物理量。
按：对于学生设计的不使用打点计时器的方案，教师要给出明确的肯定。
教师活动：总结。
三、实验器材
教师设问：我们今天使用打点计时器来进行实验，请大家根据刚才的设计来列举实验器材。
学生活动：学生之间讨论教师所提问题，然后举手回答。
教师活动：理答。
按：在学生列举实验器材时，若学生列举的器材不全面，教师可设问没有此器材所带来的问题如何解决。
设计思路：使学生练习通过实验设计或实验原理来列举实验器材的习惯，而不是靠记忆。
四、进行实验
师生活动：让学生结合前面使用打点计时器的情况，回顾一下实验的注意事项。
教师活动：讲解实验操作。
（1）装置器材，把小车停在靠近打点计时器的位置。
（2）启动计时器，然后放开小车，让它拖着纸带运动。
（3）等小车运动至轨道的另一端，立即关闭电源。
（4）增减所挂的钩码（或在小车上放置重物），更换纸带，再做两次实验。
教师活动：强调注意事项。
（1）先接通电源，再施放小车。
（2）打点完毕立即关闭电源。
师生学生：学生开始进行实验，教师巡视并作必要指导。
五、处理数据
学生活动：根据纸带上的点迹，计算纸带上打相应点时的瞬时速度。
（1）舍弃纸带开头一些过于密集的点。
（2）可选择一定间隔（如0.1 s）的数据点进行测量，并求出打这些点时的瞬时速度。
（3）对于增减钩码后的两条纸带，重复上面的步骤。
六、分析数据
学生活动：以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系。根据所数据处理所得数据在坐标系中描点作出v-t图像。
教师活动：选取部分同学的v-t图像投影展示。
教师设问：请大家思考这些点分布的规律。
教师口述：我们看到，对于每次实验，描出的几个点都大致落在一条直线上。因此，可以很有把握地认为，如果是理想情况（没有实验误差），代表小车速度与时间关系的点真的能够全部落在一条直线上。
教师活动：讲解用直线拟合数据点的方法。
（1）尽可能多得让数据点落在这条直线上。
（2）舍弃个别的离要作的这条直线较远的点。
（3）若不能让所有的点都落在要作的这条直线上，则这些点平均分布在这条直线的两侧。
教师活动：演示用计算机绘制速度-时间图像。
典题剖析
例1 在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，某同学的实验操作步骤如下，试找出其中的错误和遗漏的步骤(遗漏步骤可编上序号G)。
A.拉住纸带，将小车移到靠近打点计时器的一端后，放开纸带，再接通电源
B.将打点计时器固定在长木板无滑轮一端，并接好电路
C.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当的钩码
D.取下纸带，再断开电源
E.将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔
F.从所打的纸带中选取理想的纸带进行测量分析
错误和遗漏：
（1）_________________________________________________________________
（2）_________________________________________________________________
（3）G：_______________________________________________________________
正确的步骤顺序为：____________________________
答案：（1）A中应先接通电源，再放开纸带
（2）D中应先断开电源，再取下纸带
（3）换上新纸带，重复实验两次
BECADGF
例2 在用电火花计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，图甲是一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点间还有四个点未画出.(电源频率为50 Hz)
(1)根据运动学有关公式可求得vB＝1.38 m/s，vC＝________ m/s，vD＝3.90 m/s(保留三位有效数字)。
(2)利用求得的数值在图乙所示坐标纸上作出小车的v－t图象(从打A点时开始计时).利用纸带上的数据求出小车运动的加速度a＝________ m/s2(保留三位有效数字)。
(3)将图线延长与纵轴相交，交点的纵坐标是0.12 m/s，此交点的物理意义是：___________________________________________。
答案：（1）2.64
（2）12.6
（3）此交点表示A点开始计时时，小车的速度为0.12 m/s。
课堂小结