人教版高中物理必修第一册2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律 导学案

2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律学案重点难点：重点：1．打点计时器的使用。2．画物体的速度—时间图象。难点：1．对纸带数据的处理。2．用计算机绘制v-t图象。用具①附有滑轮的长木板；②小车；③带小钩的细线；④25g的钩码3个，也可以用50g的钩码。或用沙子和小桶代替钩码，用弹簧秤或天平称量⑤打点计时器；⑥纸带；⑦刻度尺；⑧学生电源、导线。过程：一、进行实验1、步骤（略）2、实验注意问题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，再释放小车，当小车停止运动时应及时关闭电源③需防止钩码落地和小车与滑轮相撞，当小车到达滑轮前及时用手按住它④钩码个数适当，以免a过大点太少。应以50cm的纸带取得20~40个连续点为佳二、数据分析1、纸带的选取和处理①多条纸带中选取一条点迹清晰且点迹排成直线的纸带进行处理。②舍掉开头一段过于密集的，找一个适当的点做计时起点，为了减少测量误差和便于计算，每隔4个“计时点”选取一个“计数点”进行测时，相邻计数点的时间间隔为0.1秒 ①测量距离时从选取的计时起点到各个计数点的距离提问：瞬时速度的计算方法2、数据处理：用描点法做速度—时间图象①把各点的瞬时速度填入下表位置编号01[来源:21世纪教育网]2345时间t/s[来源:21世纪教育网]速度[来源:21世纪教育网]②做v—t图象⑴建立坐标系，纵坐标轴为速度v，横坐标轴为时间t⑵对坐标轴进行适当分度，使测量结果差不多布满坐标系⑶描出测量点，应尽可能清晰⑷用一条光滑的曲线（直线）连接坐标系中的点[来源:21世纪教育网]明显偏离的点视为无效点，连线时应使连线两侧的点分布大致相同出示一组数据让学生在黑板上描出图象⑸从最终结果看出小车的v—t图象是一条倾斜的直线二、对v—t图象的认知1、图象的物理意义：反映了速度随时间变化的规律不是物体运动的轨迹 1、可以从图象上得到任一时刻的速度2、可以求物体的加速度：3、可以求出物体一段时间内的二、例题分析例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例2、一辆汽车关闭发动机后，以一定的初速度86km/h冲上一段倾斜的长直公路，每隔5s读取一次汽车速度表的示数，记录如下切做了响应的单位换算：时间t/s051015202530速度v/（km/h）86817670655954速度v/（m/s）23.422.521.119.418.116.415.0由以上数据用描点法作出汽车速度与时间关系的图线。作业：书后习题1、2、3、4 5、如图所示，是某质点做直线运动的v—t图象，请回答下列问题：（1）尽可能详细地描述质点分别在AB、BC、CD段的运动；（2）质点在2s末的速度多大？①打点计时器纸带限位器要与长木板纵轴位置对齐再固定在长木板上，使纸带、小车、拉线和定滑轮在一条直线上。小车要选择在木板上运动不跑偏或跑偏较小的车。②牵引小车的钩码以100g以内为宜。若用到150g以上，则纸带上打出的点数不能满足以0．1s为计数点取6组数值的要求。解决办法：·用小沙桶替代钩码。沙桶及沙的质量在40～100g之间取三种不同质量，可用托盘天平称量沙桶和沙子。·若用50g钩码，取至150g时打出的纸带计数点之间的时间间隔可减小至0．08s或0．06s，可以满足6组以上数据的要求。·为防钩码落地损伤钩码，可在地面铺泡沫塑料垫。小沙桶可选择能装100g以上砂子的带盖塑料瓶。[来源:21世纪教育网]③在小车后面安装纸带的方法如图2-1所示。使小车运动时保持纸带与打点计时器平面、木板平行，减少摩擦力影响。注意调整滑轮高度，使拉车的线与木板平行，减少拉力的变化。④开启电源，待打点计时器工作稳定后释放小车，同时用一只手在定滑轮一端准备接住小车，防止小车撞击定滑轮，防止小车落地。即使安装了防撞挡板，也要防止小车落地。关断电源后再取纸带，取下纸带后，将所用钩码质量标注在纸带上，并给纸带编号。⑤纸带上的点先取零点和计数点进行编号再测距离。测量长度时不要用短刻度尺分别测量相邻两个计数点间的长度，最好用长刻度尺对齐各计数点（不移动尺子）读出各计数点间长度值，避免测量误差的积累。 ⑥在坐标纸上画v-t图象时，注意坐标轴单位长度的选取，使图象分布在坐标平面的大部分面积。小车在重物牵引下的运动 [来源:21世纪教育网]50g钩码100g钩码说明：长木板平放在桌面上，同一小车时间t/s速度v1/(m·s-1)速度v2/(m·s-1)挂不同钩码的两条速度—时间图象0．00．300．26 [来源:21世纪教育网][来源:21世纪教育网]0．1[来源:21世纪教育网]0．450．53[来源:21世纪教育网][来源:21世纪教育网][来源:21世纪教育网]0．20．600．800．30．741．060．40．891．340．51．031．47①引导学生思考与讨论 ②有条件的学校或学生可以交一张计算机打印的数据和v-t图象。用计算机绘制v-t图象的教学用Excel绘制图象时，注意课文中输入数据时用了“依次”二字，在Excel工作簿中先输入自变量时间，在相邻—列中输入对应的速度值，输入顺序不对，所画的图象也不对（课本图2．2-3在Excel工作簿中输入数据的屏幕图）。具体做法如下：打开Excel工作簿可以看到行和列，行号用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始输入，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；打开该窗口的“选项”卡，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”。则图表框中出现一条直线，这就是经过计算机做最佳“拟合”后的v-t图象，并显示出一个表明该图象的函数式。