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探究小车速度随时间变化的规律学案（学生用）【学习目标】1.在实验探究过程小，熟练使用打点计时器，会根据所给的实验器材,设计实验并完成操作2.会处理纸带求各点瞬时速度、设计表格并用表格处理数据3.会用it图像处理数据，根据实验数据发现物体的运动规律，并能用语言描述物体运动的特点4.通过经历实验探索过程，体验运动规律的探索方法，提高学生合作探究能力、运用科学方法研究问题、解决问题的能力【学习重难点】1.对实验数据的处理及运动的速度随时间变化规律的探究2•图象法研究速度随时间变化的规律【学具准备】多媒体课件，小车，一端带定滑轮的长木板，带小盘的细线，祛码（规格：10g、20g、30g、40g,用作牵引小车的力），钩码（50g）4个（用來改变小车的质量），打点计时器（套数：够全班4人一组用的），纸带【学习流程】第1课时：设计实验方案一、课前预学1.电火花计吋器是一种使用电源的计吋仪器，它的工作电压是Vo当电源频率是50Hz时，它每隔打一次点。使用打点计时器时，纸带应穿过，墨粉纸盘应套在纸盘轴上，并要放在纸带的面。2.接通电源与禅放纸带（或物体），这两个操作时刻的关系应当是（）A.先接通电源，后释放纸带B.先释放纸带，后接通电源C.释放纸带的同吋接通电源D.先接通电源或先释放纸带都可以3.某物体运动的速度图像如图，根据图像nJ知（）A.0-2s内的加速度为lm/s?B.2-4S内的加速度为（）m/s2C.第Is末与第3s末的速度方向札I同D.第is末少笫5s末加速度方向相同4.下列关于计数点的说法中，不正确的是（）A.计数点进行测量计算,既方便又可减小误差B.相邻计数点间的时间间隔是相等的C.相邻计数点间的距离应当是相等的 S••••••\OBcDEA.计数点是从计时器打出的实际点选出来的，相邻计数点间点痕的个数相等1.图为打点计时器打出的纸带的一部分，相邻点间时间隔为T,尽可能精确测B点的瞬时速度的表达式是vb=。课内互动一、设置情境、提出问题情景：探究小车在重物牵引下的运动，研究小车速度随吋间的变化规律课堂探究1：小车的速度随时间变化冇哪儿种可能？课堂探究2：如何测最出物体在不同时刻的速度？用什么仪器测？课堂探究3：若采用打点计时器测速度，怎样分析和选取纸带上的点？课堂探究4：如何计算出所取点的速度？应注意什么？二、制定计划与设计实验课堂探究5：各小组讨论交流，若用打点计时器测速度来探究小车速度随时间的变化规律，实验步骤和操作过程如何，每小组派代表向全班同学汇报。第2课时：学生分组实验并记录、分析数据，得出结论三、学生分组实验：按照上节课讨论的步骤进行实验；增减所挂钩码或在小车上加减祛码,重复实验分别得到与小车相连的纸带并在纸带上做标记。注意实验中同学Z间互相配合，如谁控制打点计吋器开关的开启、闭合,谁负责更换祛码和保证绳在滑轮内并负责保护仪器，谁负责测量记录等。数据记录：参考表格:计数点编号0123106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)SoiS12S23S34S45S56各计数点速度(m/s)Vj=V2=v3=v4=v5=四、实验数据处理：课堂探究6：在处理数据过程中耍注意什么？课堂探究7：如何处理计算岀來的数据？思考：①为什么要用直线拟合？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？课堂探究&如何根据速度一时间图象(v~t图象)求小车的加速度和初速度？课堂探究9：得出小车运动速度随时间变化的规律，你能利用所学知识去分 析你作出的图像吗？【计算机绘制vt图象】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-r图彖。五.实验中的误差分析六.精讲点拨1.在研究匀变速直线运动的实验中，算出小车经过各计数点瞬时速度如下计数点序号12346计数点对•应的时刻（S）().100.2()().3()0.40().500.60通过计数点的速度（cm/s）44.062.081.0100.0110.0168.0为了计算加速度，合理的方法是（）A.根据任意两让数点的速度用公式a=\vl\t算出加速度B.根据实验数据画出卩一r图，量出其倾角，由公式a=tga求出加速度C.根据实验数据画Hiv-r图，由图线上相距较远的两点所对应的速度、时间，用公式tz=Av/Ar算出加速度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1.在研究匀变速直线运动的实验中，某同学操作以F实验步骤，其中错误或遗漏的步骤有（遗漏步骤可编上序号G、H……）A.拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处放开纸带，再接通电源B.将打点计时器固定在平板上，并接好电路C.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面E着适当重的钩码D.取下纸带E.将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上做匀速运动F.将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序七.有效检测1.在实验“探究小午速度随时间变化的规律”中，我们采用的止确方法是（）A.舍掉开头过于紧密的点，找一个适当的点当作计时起点。B.为了实验精确，选取纸带上第一个点作计时起点C.每相邻计数点的时间间隔只能取0.IsD.每相邻计数点的时间间隔可视打点密度而定，可取0.02s、0.04s、-nXO.02s均可2.某组同学实验过程中将固定打点计时器一端的木板建高，使木板冇一倾斜角度，是否对实验结果有影响？画出的图象有什么不同?PABCDE00.10.2().30.4().53.如图是小车在斜血上运动时，通过计时器所得的一条纸带。各段长度为0A二6.05cm,0B=13.18cm,0C二21.40cm,0D=30.70cm,0E=41.10cm,根据这些数据求出A、B、C、D各点的速度并画出速度一吋间图象（収A点为计吋开 始，打点计时器每隔0.02s打一次点,BC、CD、DE间均有四个点未打出）。并分析运动特点。课后提升1.关于《探究小车速度随时间变化的规律》实验，下列说法中正确的是（）A.必须选择点迹清晰的纸带，而且应以打点计时器打的第一个点作为第一计数点B.耍舍去开头比较密集的点，任选后面较清晰的某点作为第一计数点C.根据实验数据，画出小车的v—t图彖，得到一条不过原点的直线，则说明小车做的不是匀加速运动D.根据实验数据，在速度一时间坐标系中，所描出的点不严格在同一直线上，则说明实验火败。2.在《探究小车速度随吋间变化的规律》的实验中，为了减少测屋的相対误差，下列措施中可行的是（）A.使小车运动的加速度尽量小一些B.适当增加挂在细绳下的钩码的个数C.在同样条件下，打出多条纸带，选英中一条最理想的进行测量和计算D.舍去纸带上密集的点，然后先取记数点进行计算3.下图为某次《探究小车速度随时间变化的规律》实验中所打的一条经过处理后的纸带，图中0为小车运动起始点，A为所选取的第一个计数点，用毫米刻度尺测量后，可算出（）0ABCDEFG■■■■■■■■■■■A.从O点到F点运动的吋间B.从A点到F点运动的平均速度VC.C点吋的瞬时速度匕.D.小车运动的加速度4.如图所示，为同一打点计时器打出的两条纸带，由纸带可知（）A.在打下计数点“0”至“5”的过程中，纸帯甲的平均速度比乙的人B.在打下计数点“0”至“5”的过程中，纸带甲八））2T4厂的平均速度比乙的小X°甲°・；'C.纸带甲的加速度比乙的大小2\J5/D.纸带甲的加速度比乙的小'6'5.打点计时器原來使用的交流电的频率是50Hz,在测定匀变速肓•线运动的加速度时，交流电的频率为60Hz[ft'未被发觉，这样计算出的加速度值与真实值相比是（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。6.在卞列所给器材中，本实验所需的器材有;为达到实验目的，还应增添.①电磁打点计时器②天平③低压宜流电源④细绳⑤纸带 ⑥小车⑦钩码⑧秒表⑨一端有滑轮的长木板1.把《探究小车速度随时间变化的规律》实验进行的操作步骤代号，按实验的合理顺序排列起來，操作顺序应是CA.把穿过打点计吋器的纸带固定在小车后而；B.把打点计吋器固定在附冇滑轮的木板的一端，并连接好电路；C.换上新纸带，重做实验；D.把附有滑轮的木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面；E.使小车停在靠近打点计时器处；F.接通电源，待打点计时器的振动达到稳定；G.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，使细绳与木板平行，下面吊上适当的钩码;H.放开小车，让小车开始运动；1・切断电源，取下纸带；J・整理实验器材。60.552.545.537.530.522.52.做匀加速运动的小车，牵引一条纸带通过打点计时器，交流电流的频率为50Hz,III纸带上打出的某一点开始，每5个点剪下一段纸带，如图所示，使每一条纸带下端与兀轴重合，左边与y轴平行，将纸带段粘贴在直角坐标系中,则（1）在第一个0.1s内的平均速度是m/s；（2）小车运动的加速度是m/s203.某同学用如图所示的滴水法测量一小车在斜面上运动时的加速度。实验过程如下：在斜面上铺上白纸，用图钉钉住。把滴水计时器固定在小车的末端，在小车的另一端固定一个平衡物。调节滴水计时器滴水速度,使之毎秒滴5滴（以滴水计时器内盛满水时为准）。在斜面顶端放置一浅盘。把小车放在斜而顶端，把调好的滴水计时器盛满水，使水滴能滴入浅盘。随即在撤去浅盘的同时放开小车，于是水滴在白白纸上留下标志小车运动规律的点迹。小车到达斜而末端时立即将它握住并移开。图为一次实验得到的一条纸带，用米尺量出相临点Z间的距离是SOI=1.40,S12=2.15,S23=2.90,S34=3.70,S45=4.40,S56=5.15（单位：cm）。滴水计时器的原理和课本上介绍的原理类似。由纸带数据计算可得计数点4所代表时刻的即时速度人小m/s,小车的加速度大小a=m/s2（v和a的结果均保留3位有效数字）。4.如图是某一直线运动的小车（后连纸带）用打点计时器打出的一段纸带，图中的0、1、2、3、4、5、6为按时间顺序选取的7个计数点，每相邻两个点中间都有4个点未画出。用刻度尺量>■,\0123456J出0、1、2、3、4、5、6点到0点的距禺分别、• 是8.78cm、16.08cm>21.87cm>26」6cm、28,84cm.30.07cm.请做出英图象，并分析小车的运动特点。