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教案设计

第二章  匀变速直线运动的研究

2.1   实验:探究小车速度随时间变化的规律

本节课要学的内容为探究实验，要求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。教学重点有两点:一是要知道如何计算纸带上各点的速度；二是会在坐标系中描点、拟合曲线并描述物体运动的规律。

【物理观念】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。

【科学思维】会用表格法处理数据，并合理猜想。巧用v－t图象处理数据，观察规律。

【科学探究】根据相关实验器材，设计实验并熟练操作。会运用已学知识处理纸带，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。

【科学态度与责任】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。

【教学重点】

1、由实验数据得出v－t图象。

2、由v－t图象得出小车的速度随时间变化的规律

【教学难点】

1．探究物体的速度随时间变化规律。

2．纸带上各点瞬时速度的计算。

3．纸带实验数据的处理办法。

PPT

【新课导入】

物体的运动通常是比较复杂的。放眼所见，物体的运动规律各不相同。 我们如何探索物体运动所蕴含的规律呢？

要探究一个物体的运动随时间变化的规律，必须知道物体在不同时刻的速度，直接测量瞬时速度是比较困难的，我们可以借助打点计时器先记录物体在不同时刻的位置，再通过对纸带的分析，计算得到各个时刻的瞬时速度。

1、如何研究一个物体运动规律？

（知道物体在不同时刻的速度）

2、如何知道物体在不同时刻的速度？用什么仪器可以测得？

（打点计时器）

知识回顾

1、打点计时器可以测量什么物理量？

2、打点计时器的类型、结构、工作原理？

3、纸带能给我们提供哪些信息？

4、通过测量或计算还能得到哪些信息？

【新课讲授】

一、实验目的

1．进一步练习使用打点计时器．

2．利用v-t图象处理数据，并据此判断物体的运动性质．

3．能根据实验数据求加速度．

二、实验原理

1．利用打点计时器所打纸带的信息，代入计算式vn＝，即用以n点为中心的一小段位移的平均速度代替n点的瞬时速度．

2．用描点法作出小车的v-t图象，根据图象的形状判断小车的运动性质．若所得图象为一条倾斜直线则表明小车做匀变速直线运动．

3．利用v-t图象求出小车的加速度．

三、实验器材

四、实验步骤

1．如图所示，把附有滑轮的长木板放在实验桌上，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．把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上钩码，把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车的后面．

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．

4．换上新的纸带，重复实验三次．

5．测出的a发生变化，本章研究v与t的关系，应使a不变，变化G使a变化很大．

五、数据处理

1、上怎样选取纸带的点？

开头过于密集的点舍掉，从清楚的点开始,每隔五个间隔取一个计数点，(每两个计数点之间的时间间隔是0.1s）。

2、如何计算出所取点的瞬时速度？

用求平均速度的方法来代替（用计算较准确的平均速度来代替。

3、如何处理计算出来的数据？

（1）列表法

（2）图象法

① 根据所得数据，选择合适的标度建立直角坐标系（图象尽量分布在坐标系平面的大部分面积）

② 根据所得数据描出各点的位置（描点法）,观察和思考各点的分布规律

各点的分布大致都落在一条直线上，因此，我们可以推断：如果没有实验误差的理想情况下，所描出的各点应全部落到这条直线上。画直线时，让尽可能多的点处在这条直线上，其余均匀分布，去掉偏差太大的点.

注意事项

1.固定打点计时器时应让限位孔处在长木板的中央位置；滑轮不能过高,细绳应与木板平行

2.开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器

3.先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再释放小车，当小车停止运动时及时断开电源

4.实验时要注意保护小车及滑轮，要避免它们被碰坏或跌坏。所以，当小车到达滑轮前及时用手按住它，防止小车从板上掉下来

5.小车另一端所挂的钩码个数要适当，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，从而使误差增大

6.打点结束后立即关闭电源

【例题1】某同学在“探究小车运动速度随时间变化的规律”的实验中，用打点计时器记录被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，其相邻点间的距离如图甲所示，每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.1 s.

(1)若从纸带上打A点的时刻开始计时，将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在如图乙所示的坐标纸上，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线．

(2)计算加速度的大小是多少？

【例题2】　在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，打点计时器接在50 Hz的低压交流电源上，某同学在打出的纸带上每5个点取一个计数点，共取了A、B、C、D、E、F六个计数点(每相邻两个计数点间的四个点未画出)，如图所示．从每一个计数点处将纸带剪开分成五段(分别为a、b、c、d、e段)，将这五段纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在xOy坐标系中，如图所示.

(1)请你在xOy坐标系中用最简洁的方法作出能表示v-t 关系的图线(在图中作答)，并指出哪个轴相当于v轴_________________________________________________________________.

(2)从第一个计数点开始计时，为了求出0.15 s时刻的瞬时速度，需要测出哪一段纸带的长度____________．

(3)若测得a段纸带的长度为2.0 cm，e段纸带的长度为10.0 cm，则可求出加速度的大小为________m/s2.

经过本节课的学习，我们进一步掌握了打点计时器的使用方法和利用打点计时器研究物体运动的方法；通过纸带会计算各个计数点的速度；并能在坐标纸上画出物体的v-t图像。