高中物理人教版必修第一册2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律 教案

【人教版】必修一实验二：《探究小车速度随时间变化的规律》教案  作者：新宁一中物理教研组  发布者：学科专家  发布时间：2012-02-10(高中物理必修一)实验二：《探究小车速度随时间变化的规律》教案 一、教材分析本节内容为探究实验，目的是让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。这节课的任务是测量小车的速度，做出小车运动的v—t图象，初步分析小车速度的变化规律。要学生体验从实验研究中获取数据、做出图象、分析图象、寻找规律的科学思维方法。使学生认识图象在研究物理问题中的作用；与数学公式相比，图象更显得直观、形象、生动，从而使学生感受到图象的直观的美。二、三维目标（一）知识与技能1．会运用已学知识处理纸带，求各点瞬时速度。2．会用表格法处理数据，并合理猜想。3．巧用v-t图象处理数据，观察规律。（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．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。3．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。（三）情感、态度与价值观1．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。2．在对实验数据的猜测过程中，提高学生合作探究能力。 3．通过经历实验探索过程，体验运动规律探索的方法。三、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。四、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。五、教学用具学生电源、导线、打点计时器、小车、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、电脑六、教学方法 启发、引导，学生自主实验，讨论、交流学习成果。七、课时安排 2课时。八、教学过程 我们已经学习了用打点计时器测定物体运动的速度。我们这节课再利用打点计时器探究小车速度随时间变化的规律。如何探究一个物体速度随时间变化的规律？如何知道物体在不同时刻的速度？用什么仪器测？ ①让学生自己设计好实验，并口头阐述相关实验器材及步骤。问题一：打点计时器结构如何？      问题二：用打点计时器测小车的速度所需哪些实验器材、实验步骤？ 实验步骤：1．把一端附有滑轮的长木板平放（一高一低可否？）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，下边挂上合适的钩码，先接通电源，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。 问题三：本实验特别要注意哪些事项？1．固定打点计时器时应让限位孔处在长木板的中央位置。2．滑轮不能过高。3．应考虑复写纸与纸带的位置关系。4．钩码数量不能过多，长木板两端高低相差不能太大。5．小车应由紧靠打点计时器处开始释放，在撞击长木板末端前应让小车停止运动,防止小车从板上掉下来。6．先接通电源，后让纸带运动。7．打点结束后立即关闭电源。 ②引导学生熟练地摆好器材，进行合理、准确地操作，得到一条点迹清晰的纸带。注意：引导学生“三思而后行”，注意实验逻辑性、合理性及其相关注意事项，而确保准确，并巡视全场，对出现的问题予以及时纠正。 ③选择纸带，并选好计数点，计算各计数点的瞬时速度填入表格。 问题四：怎样分析和选取纸带上的点？ 开头过于密集的点舍掉，纸带的一段；若纸带上点与点之间的距离较小，可取多个间隔（可5）为一个计数间隔时间（间隔不再是0.02s）（但要看具体情况灵活选定）；原则上能取六、七个计数点为宜；给选取的点加标记。问题五：如何计算出所取点的速度？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），如何代替？（选择包括该点在内的一段位移（该点最好处在中间时刻位置）Δx，找出对应的时间Δt，用Δx／Δt作为该点的瞬时速度）；对于选取的两个端点的速度暂时不计算（误差较大）；测量各个计数点之间的距离应考虑估位、单位。 ④数据处理，总结分析问题六：如何处理计算出来的数据？１．列表法。（注意列表要求）数据表格猜想出小车运动速度随时间的变化规律：速度与时间成正比。鼓励学生大胆猜想，并一一列举学生的各种想法，了解学生猜想的原因，进行总结与点评，纠正盲目的瞎想。学生在猜想中回答猜想原因，阐述猜想思路。 ２．图象法：①根据所得数据，选择合适的标度建立坐标系（让图象尽量分布在坐标系平面的大部分面积）。②描点：观察和思考点的分布规律。③拟合：从点的分布可以有很大把握地说这些点应该在一条直线上，用直线拟合，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。引导描点法一般原则，强调作图的精确性，培养严谨的科学态度。步骤方法：先确定标度，再准确描点，并用平滑的曲线进行连接。 总结介绍：描点法是作图的一种最基本的方法，最重点的两点：一是准确性（标度要合适）。二是要用平滑曲线连接（要让尽可能多的点分布在线上，不在线上的点分布在两侧，离线较远的点删去）。最后还要注意美观性（使图象分布在坐标纸中央）。问题七：如何根据速度—时间图象（v—t图象）求小车的加速度和初速度？①取任意两组数据求出Δv和Δt，然后代入Δv／Δt求解。②在v—t图象上取一段时间Δt（尽量取大一些），找出两个时刻对应的坐标值求出Δv，代入Δv／Δt求解。问题八：纸带上零时刻的速度和末速度如何求？ ⑤【计算机绘制v-t图象】Excel软件演示作v-t图将实验所得数据在电脑的Excel文件中输入表格，利用其“图表向导”拟合v-t图象。这节课重点是对重物牵引下小车的运动进行探究，在探究过程中，涉及到了实验的设计、操作以及作图象的方法、原则，很好地提高了大家各方面的能力，同时又为后面学习这种匀变速运动打下了基础。 九、课堂小结 这节课重点是对重物牵引下小车的运动进行探究，在探究过程中，涉及到了实验的设计、操作以及作图象的方法、原则，很好地提高了大家各方面的能力，同时又为后面学习这种匀变速运动打下了基础。 十、作业1．完成实验报告。2．书后习题1、2、3、4 3．思考如何进行数据处理？ 十一、教学反思 1．本节课运用知识的迁移，探究新的知识，通过实验、数据的处理、画图象、讨论并得出结论，充分调动了学生的参与意识，使学生从被动接受知识向主动获取知识转化，培养了学生的科学探究能力和勇于探索的精神，增强了学生的成就感，激发了学生的求知欲，将学习重心从过分强调知识的传承和积累向知识的探究过程转化。    2．利用图片，让学生回顾了所学的知识；通过师生互动，使学生注意了在探究性实验中容易出现的问题，养成学生分析实验误差的习惯，以避免以后实验中出现错误，少走弯路。    3．利用了现有的教学条件，使用多媒体课件、用Excel软件作图，与信息技术相结合，体验学科结合的魅力。加强了学科之间的联系，提高了学生的思考与认知水平，以互动课程为学习平台，培养了学生的自主、合作、探究及创新方面的能力。    4．不尽如人意的是：案例中实验的探究基本是在教师的引导下完成的，这使得学生心态的开放、主体性的凸显、个性的张扬和创造性的解放受到了一定的限制。