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优质教案设计

这是一份人教版 (2019)必修 第一册1 实验：探究小车速度随时间变化的规律优质教案设计，共11页。教案主要包含了实验目的，实验思路，设计实验，进行实验，数据记录，数据分析，注意事项等内容，欢迎下载使用。
人教版高中物理必修1教学设计

课题
实验：探究小车速度随时间变化的规律
单元
2
学科
物理
年级
高一
学习
目标
知识与技能
1．根据相关实验器材，设计实验并熟练操作器材．
2．会运用已学知识处理纸带信息，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，并能用物理语言“看图说话”获取数据．
过程与方法
1．初步学习根据实验要求和提供器材设计实验，完成某种规律的探究方法．
2．对打出的纸带信息，会用近似的方法得出各点的瞬时速度．
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．
5．通过实验探究过程，进一步熟练打点计时器的应用，体验瞬时速度的求解方法．
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系，可引申到各事物间的关联性，使自己融入社会．
5．通过经历实验探索过程，体验运动规律探索的方法．
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
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．

教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课
物体的运动通常是比较复杂的，物体的运动规律各不相同。
出示图片：高山滑雪、鸽子飞翔、猎豹捕食。
这些运动中都有速度的变化。
那咱们从简单已学过的运动的研究，找出规律。
第一章咱们学过利用打点计时器得到了，记录小车随时间变化的信息的纸带。
出示图片：打点计时器出纸带
提问：怎样探索速度随时间变化的规律呢?
咱们看看小车的速度是怎样随时间变化的


学生观察图片


学生思考讨论






感受物体的运动


让学生了解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
讲授新课
实验：探究小车速度随时间变化的规律
一、实验目的
1．练习正确使用打点计时器，学会利用打上点的纸带研究物体的运动．
2．掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法(Δx＝aT2)．
3．测定匀变速直线运动的加速度．
二、实验思路
参考答案：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，计算得到相应时刻的瞬时速度。
三、设计实验
把一端带有滑轮的长铝板平放在实验桌上，铝板上放一个可以左右移动的小车，小车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。小车在槽码的牵引下运动，通过研究纸带上的信息，就可以知道小车运动的速度是怎样随时间变化的。
1、实验器材：电火花计时器(或电磁打点计时器)、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源、复写纸．
出示图片：小车在重物牵引下沿平板运动的实验装置
2、实验原理
以纸带上某点为中间时刻取一小段位移，用这段位移的平均速度表示这点的瞬时速度，再用描点法画出小车的v-t图象，图线的倾斜程度表示加速度的大小。
出示纸带
四、进行实验
1、实验步骤
(1)按照实验原理图，把打点计时器固定在长木板无滑轮的一端，接好电源；
(2)把一细绳系在小车上，细绳绕过滑轮，下端挂适量的钩码，纸带穿过打点计时器，固定在小车后面；
(3)把小车停靠在打点计时器处，先接通电源，后放开小车；
(4)小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带；
(5)换纸带反复做三次，选择一条比较理想的纸带进行测量分析．
注意事项
(1)平行：纸带、细绳要和长木板平行．
(2)两先两后：实验中应先接通电源，后放开小车；实验完毕应先断开电源，后取纸带．
(3)防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止钩码落地和小车与滑轮相撞．
(4)减小误差：小车的加速度宜适当大些，可以减小长度的测量误差产生的影响，加速度大小以能在约50 cm的纸带上清楚地取出6～7个计数点为宜．
五、数据记录
1、纸带计时起点的选择：选取点迹清晰的纸带，舍掉开头过于密集的点，从清楚的点开始，可选择相隔0.1 s（或更短）的若干计数点进行测量，依次标号为0、1、2、3、4、5…….测量各计数点到0点的距离x

图中相隔0.08s为一个计数点
2、计数点瞬时速度的求法

例题：如下图所示求纸带经过计数点2时的瞬时速度。

参考答案

用计算较准确的平均速度来代替某点的瞬时速度。
针对练习
练习：如图所示为某次实验得到的一条纸带,从O开始每5个点取一个测量点,分别为A、B、C、D、E、F,各点间距如图所示。

根据_______(填公式)计算各点的瞬时速度,可得vA=_______m/s, vB=_______m/s,
vC=_______m/s, vD=_______m/s, vE=_______m/s。
答案v=Δx/Δt　0.161　0.239　0.320　0.401　0.479
探究小车速度随时间变化的规律视频











。
教师出示ppt参考答案


六、数据分析
1、以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系。
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。
根据实验中数据画出的v-t图象求出小车运动的加速度 。


结论：小车的速度随时间的增加而均匀增加。
用计算机绘制 v-t 图像
借助常用的数表软件，可以迅速、准确地根据表中的数据作出 v-t 图像，甚至能够写出图像所代表的公式。
同学们阅读课文试一试用计算机绘制 v-t 图像。
某一列的单元格中依次输入测量时间，在相邻的一列输入对应的速度值按照“插入”中的“图表”的提示就能一步步地得到所画的图像。

如图为计算机画出的图像
课堂练习
1、某同学按如图所示装置做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验。

(1)图中仪器A叫作______打点计时器，使用220 V______（填“交流”或“直流”）电源。释放小车前，小车应停在______（填“靠近”或“远离”）仪器A的位置；
(2)使用打点计时器分析小车运动情况的实验中，有以下基本步骤：
A．松开纸带让小车带着纸带运动 B．穿好纸带
C．把打点计时器固定好 D．接通电源进行打点
以上步骤的正确顺序是______。
【答案】电火花 交流 靠近 CBDA 2、2．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，算出小车经过各点的瞬时速度，描点作图后，关于加速度的计算，下列说法正确的是（　　）
A．根据任意两个计数点的速度，用公式 算出加速度
B．根据实验数据画出v-t图像，量出图线的倾角θ，由公式 算出加速度
C．根据实验数据画出v-t图像，选取图线上相距较远的两个点，用公式 算出加速度
D．依次选择2个计数点速度计算出多个加速度，然后算出这些加速度的平均值
【答案】C
3．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下列说法正确的是（　　）
A．分别逐个测出每两个相邻计数点间的距离，这样便于记录
B．为使测量更为严谨，应把打下的第一个点作为第一个测量点
C．为了便于测量，应舍掉开头一些过于密集的点，找一个适当的点当作计时起点
D．两相邻计数点间的时间间隔必须是0.1 s
【答案】C
4、 关于“探究小车速度随时间变化的规律”的实验操作，下列说法错误的是(　　)
A．长木板不能侧向倾斜，也不能一端高一端低
B．在释放小车前，小车应停在靠近打点计时器处
C．应先接通电源，待打点计时器开始打点后再释放小车
D．要在小车到达定滑轮前使小车停止运动
【答案】A
5．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，对于减小实验误差来说，下列方法中有益的是(　　)
A．选取计数点，把每打五个点的时间间隔作为一个时间单位
B．使小车运动的加速度尽量小些
C．舍去纸带上密集的点，只利用点迹清晰、点间间隔适当的一部分进行测量、计算
D．选用各处平整程度、光滑程度不相同的长木板做实验
【答案】AC
6．在探究小车速度随时间变化的规律的实验中，下列说法中正确的是（ ）
A．通过调节，应使小车、纸带、拉线和定滑轮上边缘在一条直线上
B．坐标轴单位长度越小越好
C．开始前要先接通电源后松纸带，打完点要先断开电源后取纸带
D．钩码的质量越大越好
【答案】AC
拓展提高
1在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，
（1）从下列给出的器材中选出需要的器材.
A．电磁打点计时器 B．天平 C．低压交流电源 D．低压直流电源 E.细绳和纸带 F.钩码和小车 G.秒表 H.一端有滑轮的长木板 I.刻度尺
选出的器材有AEFH，还需要________.
（2）某同学按照以下步骤进行操作：
a.换上纸带重复做次，选择一条较为理想的纸带；
b.将打点计时器间定在长木板上没有滑轮的一端，接上电源；
c.把小车停在靠近打点计时器的地方，先放开小车，再接通电源；
d.断开电源，取下纸带；
e.把一条细绳拴在小车前端，绳跨过滑轮挂上钩码，把纸带固定在小车后端并让纸带穿过打点计时器.
以上步骤有错误的是________（填步骤前的字母），应更正为________；步骤合理的顺序是________（填步骤前的字母）.
【答案】CI c 先接通电源，再释放小车 becda
2．如图所示，表示一质点在6s内的x-t图像．试据此分析质点的较详细的运动情况，并画出它的v-t图像．

答案：


学生说说实验目的


学生总结实验思路




让学生自己设计好实验，并口头阐述相关实验器材及原理














学生总结实验步骤，并找学生补充完善









记忆理解实验中注意事项










掌握对纸带的处理方法







求纸带经过计数点2时的瞬时速度。






学生练习









学生观看实验视频把数据填入自己设计的表格中计算各计数点的瞬时速度，填入表1中标有
“v 1 ”的一行，计算增减槽码后两次实验的速度，分别填入表1中标有“v2 ”和“v3 ”的两行内。















根据自己的数据画出v -t图像，并根据图像求出加速度





























学生练习







引导学生明确本实验的实验目的。

为实验做铺垫





让学生对实验理论以及器材不能死记硬背要理解
















引导学生能按正确的实验步骤完成实验。









对本实验有进一步理解










引导学生采取合适的方法来处理实验数据






掌握用计算较准确的平均速度来代替某点的瞬时速度的方法





巩固求瞬时速度的方法为下面实验数据的处理打好基础









锻炼学生处理数据分析数据的能力以及计算能力
























让学生学会自己处理数据的方法
































巩固本节知识









课堂小结
注意事项：
1、 开始释放小车的时候，小车应该靠近打点计时器。先通电，后释放小车。
2、计数点瞬时速度的求法
以纸带上某点为中间时刻取一小段位移，用这段位移的平均速度表示这点的瞬时速度。
3、v-t图像做法：通过观察、思考，找出这些点的分布规律，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。
梳理自己本节所学知识进行交流
根据学生表述，查漏补缺，并有针对性地进行讲解补充。
板书
一、实验目的
探究小车速度随时间变化的规律
二、实验思路
三、设计实验
1、实验器材
2、实验原理
以纸带上某点为中间时刻取一小段位移，用这段位移的平均速度
表示这点的瞬时速度，再用描点法画出小车的v-t图象，图线的倾斜程度表示加速度的大小。
四、实验步骤
五、数据记录
六、数据分析
通过观察、思考，找出这些点的分布规律，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。
七、注意事项