高中物理必修第一册人教版2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律 教案

课题名称重庆市开县中学高一物理《2.1实验：探究小车速度随时间变化规律》教案（必修一）课时数2课时课型问题生成、解决课课程标准《普通高中物理课程标准》中对本节知识的具体内容标准如下：1.巩固打点计时器的使用，纸带数据的处理和测量瞬时速度方法；2.通过实验探究体验如何从实验中获取数据，学会利用图像处理实验数据的方法；3.知道小车在重物的牵引下运动速度随时间变化的规律。学习目标1.知识与技能目标：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，求出各点的瞬时速度；③会用表格法处理数据，并合理猜想；④巧用v-t图像处理数据，观察规律；⑤掌握画运动图像的一般方法，并能用简洁的语言进行阐述；2.过程与方法目标：①初步学习根据实验要求设计实验，完成对新规律的探究方法；②对已经得到的纸带，会用近似的方法得出各点的瞬时速度；③初步学会利用实验数据进行猜想、探究、验证、发现规律的探究方法；④能直观地运用物理图像展现规律、验证规律；⑤进一步在实验过程中体验打点计时器的使用，体验瞬时速度的求法；3.情感态度与价值观目标：①在实验的设计过程中体验并锻炼思考的全面性、准确性和逻辑性；-5- ②在实验数据的猜测过程中提高学生的思维发散能力；重点难点重点：①用图像法研究速度变化的规律；②对运动的速度随时间变化规律的探究；难点：①会计算各点的瞬时速度；②对实验数据的处理及猜测探究过程；学习过程评价任务（内容、问题、试题）学习活动（方式、行为策略）一、实验原理设计【问题1】在上一章中我们学会了利用打点计时器来测量纸带运动时候的速度，那么打点计时器能不能测量一辆小车在砝码带动运动时的速度？如果能，请大家设计一个实验，并通过该实验，探究改小车的运动速度随时间变化的规律。【问题2】实验中怎么利用砝码拉动小车运动？那么还需要什么器材？【问题3】实验中怎样控制小车速度，以免因太快而撞击损毁小车？实验过程中注意事项：1、开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器。2、先接通电源，计时器工作后，再放开小车，当小车停止运动时及时断开电源。3、要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞，当小车到达滑轮前及时用手按住它。二、进行实验各组按照自己设计的实验步骤进行实验，并得到三条或以上的点迹清晰的纸带。教师预设问题：利用打点计时器探究小车的速度随时间的变化规律。学生积极讨论，合作解决：设计完整的探究实验（包括原理、器材、步骤、注意事项、数据处理等全部过程）。学生动手学生分组合作完成实验操作。-5- 【问题4】若实验中得到的纸带只有最末端附近有几个比较稀疏的点迹，试分析这是什么错误操作引起的？【问题5】若实验中得到的纸带不是清晰的点迹，而是一连串断断续续的虚线式点迹，试分析原因。实验过程：1、附有滑轮的长度板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路。2、用一条细绳栓住小车使细绳跨过滑轮，下边挂上适量的钩码，让纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车的上面。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。换上新的纸带，重复实验三次。三、实验数据处理【问题6】纸带上的点迹总是呈现出开始的点迹都是很密集的，是不是一定要以最开始的点为计时的起点？【问题7】如果即使是忽略开始的比较密集的点迹，我们还是得到的密集的点，又怎样处理这样的数据？【问题8】通过纸带上的点迹，如何得到所研究的点的瞬时速度？能用该方法计算始末点的瞬时速度吗？参考表格二：计数点编号0123456时间t(s)00.10.20.30.40.50.6各计数点到0的距离s(m)相邻计数点的距离S(m)S01S12S23S34S45S56各计数点速度v1=v2=v3=v4=v5=注意纸带上要标记实验中使用的砝码数量。教师指导：教师巡视指导学生进行实验操作，并对学生的实验技能做针对性指导。适时适度帮助学生解决实验过程中的问题。学生根据设计的实验原理及数据处理方法，进行数据处理，期间可能会出现一些新问题，这个可以提出来供全班同学参与解决。教师在期间引导学生完成数据处理。教师引导学生了解图像表示物理规律的优势。-5- (m/s)【问题9】得到了各点瞬时速度后，除了利用教材page31的表格表示的方法，有没有更为合理，更为直观的反应速度随时间变化的方法？处理数据过程中注意事项：1、纸带要选择打出的点清晰的2、舍掉开始过于密集的点3、用每打5个点的时间为计时单位。即T＝0.02s×5＝0.10s这样既可方便计算，又可减少误差。四、速度-时间图像的描绘【问题10】借鉴上一章中的位移-时间图像，本节中怎么利用所得数据，描绘速度时间图像？【问题11】对于描点后画线过程中，有的点偏离了描绘的线迹，这些点怎么处理？【问题12】对于你组说描绘出的v-t图像，你能总结出小车是速度随时间是怎么样变化的？【问题13】如何利用图像求出小车运动的初速度和加速度？【问题14】某同学用以下方法绘制的小车的v-t图象，先把纸带每隔0.1s剪断，得到若干短纸条，再把这些纸条并排贴在一张纸上，使这些纸条下端对齐，作为时间轴，标出时间，最后将纸条上端中心连起来，于是得到v-t图象。请你按以上办法绘制这个图象。这样做有道理吗？说说你的看法。【随堂练习】此处提醒学生尊重实验数据，培养学生实事求是的科学精神。-5- 例1、为了计算加速度，最合理的方法是（）A、根据任意两计数点的速度公式算出加速度B、根据实验数据画出v—t图，量出其倾角，由公式求出加速度C、根据实验数据画出v—t图，由图线上相距较远的两点对应的速度、时间，由公式求出加速度D、依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度课后反思-5-