高中物理必修一教案：2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律

1、.第一节 实验：探究小车速度随时间变化的规律教学目的：一知识与技能 1根据相关实验器材，设计实验并纯熟操作； 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，并合理猜测； 4巧用vt图象处理数据，观察规律； 5掌握画图象的一般方法，并能用简洁语言进展阐述。 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的瞬时速度； 3初步学会根据实验数据进展猜测、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，进一步纯熟打点计时器的应用，体验瞬时速度的求解方法

2、。 三情感态度与价值观 1通过对小车运动的设计，培养学生积极主动考虑问题的习惯，并锻炼其考虑的全面性、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，能使学生灵敏地运用科学方法来研究问题、解决问题、进步创新意识； 3在对实验数据的猜测过程中，进步学生合作探究才能； 4在对现象规律的语言阐述中，进步了学生的语言表达才能，还表达了各学科之间的系，可引申到各事物间的关联性，使自己融入社会；5通过经历实验探究过程，体验运动规律探究的方法。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

3、理、规律的探究。教学方法：探究实验、讲授、讨论、练习教学用具：学生电源、导线、打点计时器、小车、4个25 g的钩码、一端带有滑轮的长木板、带小钩的细线、纸带、刻度尺、坐标纸、多媒体课件、计算机教学过程： 一新课导入课件展示以下语言表述中提及的运动情景师：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一样在生活中，人们跳远助跑、水中嬉戏、驾车行驶、高山滑雪；在自然界里，雨点下落、鸽子飞翔、猎豹捕食、蜗牛爬行、蚂蚁搬家这些运动中都有速度的变化物体的速度变化存在规律吗?怎样探究复杂运动蕴含的规律呢?要想探究一个物体随时间变化的规律，必须知道物体在一系列不同时刻的速度直接测量瞬时速度是比较困难

4、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 二新课教学1、进展实验进展实验前，让学生先回忆上一章是怎样使用打点计时器的，讨论后答复 生1：把打点计时器固定好，装好纸带开启电源，手程度地拉动纸带，纸带上就会打出一行小点 生2：不，老师，他忘了及时关闭电源 师：对，千万别忘了及时关闭电源这样做的好处是什么?为什么要这样做? 生3：为了节省电能，因为国家电力能源紧张 生4：不，因为打点计时器是按间歇工作设计的，所以长期工作可能会因线圈发热而损坏这样做是为了保护打点计时器 师：好，大家根据以前的经历，阅读课本第34页“进展实验标题下的两段文字后

5、分组进展讨论实验方案 让学生自己设计好实验，井口头阐述相关实验器材及步骤 生：实验中需要的器材应该有：附有滑轮的长木板，小车，带小钩的细线，钩码，打点计时器，纸带，刻度尺，学生电源，导线等 生：我们是在钩码的牵引下让小车运动的，为了研究小车的速度随时间变化的规律，需要把打点计时器固定在长木板上让小车拖动纸带运动，然后我们再研究所打纸带上的点，从而得出小车的运动情况 生：为了得到打点明晰、较好的纸带，我们最好是多打几条纸带 生：我们分别选两个、三个、四个钩码来牵引小车，看小车的运动快慢情况，速度的变化情况 老师及时评价学生的讨论结果，适时指出不当之处，肯定学生的创新和正确的地方 老师课件投影参考

6、实验过程 投影展示的内容 实验过程参考提示： 1把一端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远离滑轮的一端，连接好电路 2把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上适宜的钩码，启动电源，然后放开小车，让小车拖着纸带运动，打完一条后立即关闭电源 3换上新纸带，重复操作三次 引导学生纯熟地摆好器材，进展合理、准确的操作，得到一条点迹明晰的纸带学生进展实验，老师巡回指导，引导学生“三思而后行，注意实验逻辑性、合理性及其相关本卷须知，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 学生进展实验操作，注意把实验过程和已学过的“练习使

7、用打点计时器相比照，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，提早考虑实验顺序和本卷须知；保证操作的顺利进展 2和已学实验进展比照，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，比方：“有的同学先松手，再开打点计时器电源；有的同学那么反之哪种好?为什么?这样让学生参与讨论，调动学生考虑的积极性和主动性2、处理数据师：我们通过打点计时器得到了假设干条纸带，采集了第一手资料，面对打出的纸带如何研究小车的运动呢?接下来我们采集数据，处理数据学生讨论怎样选择纸带，如何测量数据，如何设计表格，填写数据课堂交流： 生1：要选择一条最明晰的纸

8、带生2：开场的几个点不明晰，该怎么测啊!生3：我建议舍去这几个点算了生4：对啊，计时起点是人为选取的，我们可以找一明晰的点开场当作计时的起点师：我们可以选一个明晰的点作为计时的起点还可以选择计数点，建议你们在测量前每五个点选一个计数点学生实时测量，老师巡回指导，指出学生中出现的问题师：大家在测量时，我建议你们在选好计时起点后，测量以后的各个计数点与这个计时起点的间隔 大家想想，这样做，有什么好处?生：我们是每两个计数点间就测量一个数据这不是一样吗?师：我说的就是你这种做法是适宜的，大家就此讨论生：他这样做是每次都要挪动刻度尺，测出每两个点间的间隔 ，而我的做法与老师您说的一样，我感觉这样能减少

9、测量误差 学生测量数据，记录结果 老师引导学生学会计算各点瞬时速度的方法和表格处理方法师：大家想想怎样计算计数点的瞬时速度生：测量包含某个所研究的点在内的一段时间内的位移x，同时找出对应的时间t，根据v=x/t算出该点附近的平均速度，把它当作计时器打下这个点时的瞬时速度生：我们这个小组是选了相邻三个计数点间的间隔为研究对象，根据测量结果算出这两个0.1s内的间隔 x，把v=x/t算出的平均速度近似当作这三个点中的中间点的瞬时速度师：大家可以参考按他说的做，这在近似计算来看，还是个很好的方法。学生算出各个计数点的瞬时速度，并填人自己设计的表格中老师课件投影参考提示：投影展示的内容接上次投影中的三

10、条参考提示：4选择所打纸带中最明晰的一条，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5选择相隔0.1 s，即中间空四个点的时间间隔的假设干计数点进展测量，把数据填入表格6计算各点的瞬时速度，填人自己设计的表格中，可参考课本第34页表格3.作出速度一时间图象师：有了原始数据，确定运动规律的最好方法是作速度一时间图象，这样详细的运动规律才能更直观地显现出来讨论与交流：学生回忆上一章中描画手拉纸带的速度一时间图象的情景，讨论如何在本次实验中描点、连线生：以时间t为横轴、速度v为纵轴，建立坐标系，把刚刚所填表格中的各点在速度一时间坐标系中描出，师：要注意选择适宜的标度哟!否那么，作后看看你的

11、图与别人的有什么不同?要使图象尽量分布在坐标平面的大部分面积师：请同学们注意观察和考虑你所描画的这些点的分布规律生1：我看描出的这些点都大致落在一条直线上。生2：我们的也是师：我们是用折线连呢，还是怎样连?生：不能用折线连，速度的实际变化应该是比较平滑的，所以，要用一条平滑的曲线来“拟合这些点，这样曲线反映的规律应该与实际情况更接近 师：在连线时，还要注意使连线两侧的点数大致一样学生连线，老师指导，随时答复学生可能提出的问题生：我们这儿出现了有一个点明显偏离绝大部分点所在的直线那该怎么办呢?师：这个问题很典型，大家对此进展一下讨论生：大概是那一瞬时小车的速度瞬时突变了生：我看小车的运动快慢还是

12、比较均匀的，那一点的速度值可能是测量或计算出了问题师：假如一旦出现明显偏离较大的点，我们可以认为是测量误差过大、测量中出现偏向所造成的。可以将这个点视为无效点。生：那这个点我们就可以擦去不用了 师：不是的，这个点我们要仍然保存在坐标纸上，因为我们要尊重实验事实，这毕竟是我们的第一手资料，是原始数据 课堂探究： 展示问题：怎样根据所画的速度一时间图象求加速度? 生1：从所画的图象中取两个点，找到它们的纵横坐标t1，v1、t2，v2，然后代人公式a=v/t =v2-v1/t2-t1生2：我们在找这两个点的时候还可以充分利用已测的数据、已描画的点的坐标，直接代入公式就行了师：上面两位同学的讨论，是大

13、家很容易犯的错误请大家想想看，假如我们仍贪图方便还取已测得的表格中的数据点来求加速度，那么我们就没必要作图了，直接从表格中找两个数据代人公式算不就行了吗?或者我们也根本不需要测那么多的数据，只测量两组数就够了这样就失去了作图的意义师：我们求加速度的方法有两个，一个是公式法，可以直接用两组数据代入公式；另一个就是我们今天的图象法师：我们可以任意选两个间隔较远的点，找出它们的坐标值注意这两个点不能是我们表格中已测得的点，然后再把的它们的坐标值代人到公式a=v/t =v2-v1/t2-t1中，求出加速度，就能更详细地知道物体的运动情况学生根据老师指导求出小车运动的加速度，用自己的语言描绘小车的运动速

14、度随时间变化的规律生1：小车速度随时间逐渐增大 生2：一样时间里，速度增量一样生3：速度跟时间成正比生4：小车做初速度为零的匀加速直线运动，加速度大小是2.1 ms2师：同学们的描绘都是不错的，有的定性说明，有的定量表述总之，小车的运动速度随着时间的变化在均匀地增大，我们可以用图象法定量求出它的加速度理论与拓展：展示问题：汽车沿平直的公路行驶，小明坐在汽车驾驶员旁，注视着速度计，并记下间隔相等的各时刻的速度值，如下表所示师：从表中数据得到汽车在各段时间内的运动特点：在o15 s内，汽车的速度在变化，每5s速度增大_kmh；在1530 s内汽车速度不变，速度大小为_kmh；在3545s内汽车速度

15、在变化，每5 s速度减小_kmh 生：10kmh；50kmh；15kmh 师：请你根据上表中的数据，在下边的坐标系中标出对应的点，并用平滑的线连接各点，你得到了什么图形? 生：如图2l2所示师：假如认为在015 s内速度的变化是均匀的，你能在图象中找出汽车在75 s时的速度值吗?生：能，为35 kmh课堂交流：师：下面我用计算机绘制速度一时间图象，演示给大家看，大家有时机可以到微机室或家中电脑前亲自体验一下哟!观察计算机作图，理解计算机作图的优越性老师用Excel软件演示作vt图. 学生认真观察、体会并和手工作图加以比照，争取课下独立完成演示过程与方法：翻开Excel工作簿可以看到行和列，行号

16、用1、2、3表示；列号用A、B、C表示将自变量时间的数值从某一单元格开场输入，在同一列中将其他时间值一一输入在相邻的右侧一列中将速度值一一输入，注意速度值要与时间值相对应也可以在同一行中依次输入时间和速度，下一行中再次输入第二组时间和速度，直至全部输入完毕用鼠标选中这些数据再用鼠标左键单击“图表向导按钮，出现“图表类型窗口，选“散点图，选“确定按钮，弹出“图表标题输入框，输入相应的字符后选“下一步按钮，直到“完成出现由点组成的图表，用鼠标右键单击绘图区中任何一个数据点，出现下拉式菜单，选“添加趋势线，弹出“添加趋势线窗口，选择“线性趋势；翻开该窗口的“选项，对其中“显示公式左侧的小方格用鼠标左键单击出现“号后，按“确定那么图表框中出现一条直线，这就是经过计算机做最正确“拟合后的。图象，并显示出一个说明该图象的函数式