实验：探究小车速度随时间变化的规律-徐伦伟

物理人民教育出版社(必修一)第二章

普通高中课程标准实验教科书第一节实验：探究小车速度随时间变化的规律教材图2.1-1教材分析实验：探究小车速度随时间变化的规律是高中物理必修一第二章第一节的内容，意在培养学生实验探究能力，通过实验发现与掌握变速直线运动的速度与时间的关系，全章来看本节内容探究匀变速直线运动的速度与时间关系，是匀变速直线运动重要关系之一，本节内容以实验探究的形式充分发挥学生主体作用，通过实验解释运动特点及规律，进一步熟练第一章中打点计时的使用及利用纸带求解速度的方法（平均速度近似等于瞬时速度）。还可以可以很好的锻炼学生的实验技能，激发学习兴趣。学情分析

打点计时器的实验题，在历年高考中出现的几率非常高，纸带上的数据的处理方法尤为重要。学生对纸带上计时点，计数点认识不清等因素将极大的影响学生考试。而实验的基本技能和实验探究能力又是素质教育的重点，通过本节教学让学生在探究实验中逐步培养其能力。教学目标：知识与技能

1．根据相关实验器材，设计实验并熟练操作．

☆

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．

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．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、规律的探究．教学过程

引入新课：在前面的学习中，我们已经学习了在实验室里如何使用打点计时器测量计算物体的速度，今天我们要用打点计时器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。2.实验原理：在时间间隔很短的情况下，某点的瞬时速度可用一段时间内的平均速度表示，计算出某些时刻的瞬时速度，作出小车运动的速度-时间图象，判断小车速度是否均匀变化。一、进行实验

1、明确实验目的

(1).巩固打点计时器的使用、纸带数据处理和测量瞬时速度的方法。

(2).通过实验探究，体验如何从实验中获取数据，学会利用图象处理实验数据的科学方法。

(3).分析小车在钩码牵引下速度随时间变化的规律。3.实验器材：

实验小车、交流电源、刻度尺、细绳、带滑轮长木板、导线、纸带、复写纸、钩码、打点计时器、坐标纸。互动探究4、实验步骤：

（1）安装仪器，连好电路（2）穿纸带，固定打点计时器（3）启动电源，释放纸带,关闭电源。（4）换新纸带，重复做两次互动探究5.注意事项（1）固定打点计时器时，应注意使两限位孔和小车运动轨迹在同一直线上（原因？）（2）开始实验:开始释放小车时,应使小车靠近打点计时器(原因？)（3）实验中：接通电源和释放小车。

(4)打点结束后立即关闭电源。

(5)要防止钩码落地，避免小车跟滑轮相碰.二、处理数据1、纸带的处理（1）测平均速度（2）测瞬时速度:平均速度→瞬时速度（如何测△x）△t

＝？△x

＝？互动探究0123△x0△x1△x2△x3位置编号∆t/s∆X/mv/(m·s-1)123454、求各点瞬时速度（平均速度→瞬时速度）互动探究3、处理数据教材图表(1)选择纸带如何选择一条合适的纸带?开头过于密集的点舍掉，从清楚的点开始(2)数据处理如何选择测量点（计数点）?每隔五个间隔取一个计数点取六个点，标号0，1，2，3，4，5互动探究三、V-t图象1、图象特点：直观2、作图步骤（1）建系（2）描点（3）作图注意!

1作图时应把尽量多的点连在一条直线上,2不在线上的点应均匀的分布在线的两侧。t/s00.10.20.30.40.5v1/ms-116.5021.4026.3031.3536.3041.253、图象舍去！描点连线作图观察v-t图t/sv/(m.s-1)舍去！△v△t问题1图线的特点？2小车的运动规律？3如何求加速度？实验结论1、图线为直线2、从图线上可以可以求出每一时刻的速度3、从图线上求出加速度，斜率k=△v/△t=a;a不变的直线运动叫做匀加速直线运动课后思考题问题与练习一个物体沿着直线运动，其v-t图如图所示，（1）它在1s末、4s末、7s末三个时刻的速度，哪个最大，哪个最小？（2）它在1s末、4s末、7s末三个时刻的速度方向是否相同？（3）它在1s末、4s末、7s末三个时刻的加速度，哪个最大，哪个最小？（4）它在1s末、4s末、和7s末三个时刻的加速度方向是否相同？1v/m·s-10t/s4622DC8BA【典例】(实验数据处理)在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，如图所示为记录小车运动情况的一条纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔T＝0.1s。(1)计算D、C、B各点的瞬时速度，vD＝______m/s，vC＝______m/s，vB＝______m/s。(2)在如图所示坐标系中作出小车的v-ｔ图象，并根据图象求出a＝______。(3)将图线延长与纵轴相交，交点的速度是______，此速度的物理意义是______。【解析】(1)若时间较小，平均速度可以代替某点的瞬时速度。

D点的瞬时速度=390cm/s=3.9m/sC点的瞬时速度=264cm/s=2.64m/sB点的瞬时速度=138cm/s=1.38m/s(2)由(1)中数据作出小车的v-t图象如图所示，由图线的斜率可求得它的平均加速度(3)将图线延长后，与纵轴的交点的速度约是v=0.12m/s，它表示小车经过A点时的速度。课堂小结

用打点计时器来测量小车随时间的变化规律，为后面学习匀变速直线运动打下基础。相关典型问题回顾问题1：如何选择一条合适的纸带开头过于密集的点舍掉，从清楚的点开始问题2：如何选择测量点（计数点）每隔五个间隔取一个计数点取六个点，标号0，1，2，3，4，5问题3：如何来计算各测量点的瞬时速度平均速度→瞬时速度课后作业上交作业P33习题1；P33习题3家庭作业P33习题2、4预习第二节板书设计

实验：探究小车速度随时间变化的规律进行实验-小车在重物