2019-2020年高中物理2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律教案1新人教版必修1【设计思路】在学生明确实验目的和实验原理的基础上，设计探究的流程步骤：引导学生探究如何设计实验方案——如何进行实验——如何处理实验数据——如何作出速度—时间图象——分析寻找小车的运动规律——习题巩固训练。在探究过程中，教师为学生设置合理的疑问，并提供必要的实验器材，让学生通过实验和思考讨论，产生探究的动机，从而提出问题，解决问题。不仅重视知识的获得，而且更重视学生获得知识的过程和方法，更加突出了学生的学习。整个教学过程中，教师是一个引导者和参与者，组织者和帮助者，学生是学习的主人，课堂上教师要组织引导学生合作、交流、讨论，充分重视学生在探究过程中的情感、态度与价值观的培养。让学生学会科学探究的基本方法，提高设计实验与实验动手能力。【教学目标】知识与技能（1）能正确使用打点计时器,能动手完成实验；（2）会根据纸带进行数据处理和瞬时速度的计算；（3）能作出速度随时间变化的图象。过程与方法（1）让学生通过实验经历实验探究的过程；（2）领会利用图象处理实验数据的科学方法；（3）通过学生参加科学探究实践活动，培养学生分析问题、解决问题的能力。情感态度与价值观（1）通过实验，培养学生基本的科学素养；（2）通过实验，培养团队精神，培养与他人的交流、合作能力。【课型】实验探究课【教学重点】1、瞬时速度的计算。2、对实验数据的处理。3、对运动的速度随时间变化规律的探究。【教学难点】1、对实验数据的处理。2．图象法研究速度随时间变化的规律。
【教学方法与学习方法】探究法、讨论法、实验法、归纳总结法【教学资源】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、多媒体课件【教学过程】情景引入(观看视频)我们通过第一章《运动的描述》的学习，知道一切物体都在不停的运动，在这些运动中都有速度的变化，且变化规律不尽相同，我们怎样才能知道速度随时间变化的规律呢？问题：以小车为例，如何探究小车速度随时间变化的规律？如何知道小车在不同时刻的速度？用什么仪器测量？我们可以借助打点计时器先记录小车在不同时刻的位置，再通过对纸带的分析、计算得到各个时刻的瞬时速度。【回顾与复习】问题一：打点计时器结构如何，工作原理，作用。【进行实验】一、实验目的：探究小车在重物牵引下的运动，研究小车速度随时间的变化规律。问题二：用打点计时器测小车的速度所需哪些实验器材、探究实验步骤？二、实验器材: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、坐标纸三、实验方案设计：让学生自己设计好实验，并讨论阐述相关实验器材及步骤。四、实验过程：参考步骤：（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，连接好交流电路。（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。
（3）改变钩码的数目，重复实验，多打几条纸带。问题三：本实验特别要注意哪些事项？1．开始释放小车小车应靠近打点计时器。2.先接通交流电源待打点计时器打点稳定后，后再释放纸带，打点结束后立即关闭电源。3.在小车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。4.钩码要适当，避免加速度过大或过小，误差较大。学生分组动手实验。五、处理数据：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；若纸带上点与点之间的距离较小，可取多个间隔（例如5个）为一个计数间隔时间（间隔是0.1s），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求出计数点的瞬时速度（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）；测量各个计数点之间的距离应注意估读和单位。问题六：如何处理计算出来的数据？１．列表法：计数点序号123456计数点对应的时刻（s）0.100.200.300.400.500.60通过计数点的速度（m／s）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连线：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，用直线连线，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。思考：①为什么要用直线连线？②若某个点明显偏离直线，可能是什么原因及怎样处理？
③从图上可以看出小车的速度随时间怎样变化？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。哪一种方法更好？（画图时让不在直线上的点尽可能等量地分布在直线两侧，就是为了使偏大或偏小的误差尽可能地抵消，所以图象也是减小误差的一种手段，也就是说应该用图象上的点，而不是用实验所得到的数据）纸带上零时刻的速度和末速度如何求？（根据图象来求，这样可以减小误差）六、实验结论：小车的速度随时间均匀增加，小车做匀加速直线运动。七、误差分析：思考讨论：本实验中哪些地方会产生误差？（打点计时器打点误差；刻度尺测量误差；速度时间图像描点误差，连线误差）八、实验拓展：1、实验方案二：2、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。（剪下的纸条长度表示0.1秒时间内位移大小，可近似认为速度v=，纸条长度可认为表示速度。）3、某组同学实验过程中将固定打点计时器一端的木板垫高，使木板有一倾斜角度，是否对实验结果有影响？画出的图象有什么不同？（无；图象与时间轴的夹角不同）九、创新实验设计：用DIS测物体的加速度(观看课件）
实验目的：测定沿轨道下滑做变速直线运动物体的加速度实验原理：斜面上小车从静止开始做匀加速直线运动，利用位移传感器记录小车的位移随时间变化的过程，通过DIS实验系统的专用软件，显示小车速度与时间关系的图象。然后选择不同的研究区域，计算相应的加速度。实验器材：DIS系统（数据采集器、计算机、位移传感器）。1m长的轨道、配套小车、轨道侧面固定板。【小结】这节课我们通过实验探究了小车在重物牵引下的运动，研究小车速度随时间的变化规律，同学们经历了思考讨论、设计实验、探究实验、最后得出结论，提高了科学探究的能力。在探究过程中，涉及到了实验的设计、操作以及作图像的方法、原则，很好地提高了大家各个方面的能力，同时又为后面学习这种匀变速运动打下了基础。任何实验方案都有不完善的地方，都有误差，需要我们不断探究新方法，尽可能使实验方案更加合理，爱因斯坦说过：“一切的创造都是从想象开始，因为想象力比有限的知识更重要。”希望同学们通过刻苦的学习，不断提高想象力，提高创新能力，勇于科学探究，不断攀登科学高峰，为科学进步做出自己的贡献。【布置作业】教材第36页“问题与练习”第3题(设计目的:加强速度时间图像训练)第4题（设计目的:描绘两个不同加速度运动过程速度时间图像）．【板书设计】2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律实验原理求速度、速度时间图像研究物体运动设计实验方案进行实验小车在重物作用下拖动纸带运动，打点计时器在纸带上打点处理数据用平均速度求出瞬时速度的方法得到各计数点的瞬时速度作图象描点连线作图后，得到的图象是一条倾斜的直线
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