人教版2022年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

2019-2020年高一物理《212实验：探究小车速度随时间变化的规律》学案【学习目标】1.巩固打点计时器的使用、纸带数据处理和测量瞬时速度的方法；2.掌握从纸带获取数据，学会用图像处理数据的科学方法；3.初步了解通过实验研究物理量之间的关系的科学方法；【重点难点】1.数据的获取及处理方法；2.根据图像研究速度随时间变化的规律；【课堂导学】一.研究物理量之间的关系的方法在物理学研究中，两个物理量之间存在什么样的函数关系往往是未知的。我们可以通过实验的方法，来研究物理量之间的关系，一般有以下步骤：1.获取数据：进行实验，获得要研究的物理量的相关数据；2.数据处理：对实验中得到的数据，应用数学方法进行处理，便于找到他们之间的关系。比较常用的方法有图像法，根据获取的数据，作出两个物理量的关系图像。3.分析结果：根据所作的图像，结合数学方法分析物理量之间满足的函数关系。这节课我们就是应用上述方法研究小车运动时速度和时间之间的关系；二.探究小车的速度随时间变化的规律（一）实验（获取数据）：1．实验目的探究小车速度随变化的规律。2．实验原理利用打出的纸带上记录的数据，计算各个时刻小车的瞬时速度，以寻找小车速度随时间变化的规律。3．实验器材打点计时器、低压电源、纸带、带滑轮的长木板、小车、、细线、复写纸片、。4．实验步骤（1）如课本31页图所示，把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，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）把一条细线拴在小车上，使细线跨过滑轮，下边挂上合适的。把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车的后面。（3）把小车停在靠近打点计时器处，接通后，放开，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一行小点，随后立即电源。换上新纸带，重复实验三次。（注意：为了仪器的安全，实验时要防止钩码落地和小车与滑轮碰撞，当小车到达滑轮前及时用手按住。）（4）从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开头比较密集的点迹，在后边便于测量的地方找一个点做计时起点。为了测量方便和减少误差，通常不用每打一次点的时间作为时间的单位，而用每打五次点的时间作为时间的单位，就是T=0.02s×5=0.1s。在选好的计时起点下面表明A，在第6点下面表明B，在第11点下面表明C……，点A、B、C……叫做计数点，两个相邻计数点间的距离分别是x1、x2、x3……（二）数据处理（1）根据测量的数据，计算出各点的瞬时速度，并在表格中记录；（2）作出v— t图像：建立直角坐标系，选择合适的标度单位，以时间t为横坐标，速度v为纵坐标描点，并把各点用光滑的曲线连接，作出速度—时间图像；（三）分析实验结果：根据所得的图像，分析小车速度随时间变化的规律。（四）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。4.牵引小车的钩码个数要适当，以免加速度过大而使纸带上的点太少，或者加速度太小而使各段位移无多大差别，从而使误差增大。加速度的大小以能在60cm长的纸带上清楚地取得六七个计数点为宜。5．要区别计时器打出的点和人为选取的计数点。一般在纸带上每5个点取一个计数点，间隔为0.1s。例题1：（对实验步骤的理解）在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，某同学操作以下实验步骤，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，下面吊着适当重的钩码D．取下纸带E．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔F.换上新纸带，重复三次实验，取一条理想的纸带进行测量。（1）上述步骤中有错误的有；（2）将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序；例题2：在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图给出了从A点开始，每5个点取一个计数点的纸带，其中A、B、C、D、E、F、G都为计数点。测得：s1=1.40cm，s2=1.90cm，s3=2.38cm，s4=2.88cm，s5=3.39cm，s6=3.87cm。那么：s6s5s4s3s2s1ABCDEFG（1）以打下A点时作为0时刻，计算打下B、C、D、E、F各个计数点时小车的瞬时速度，并填入下表位置ABCDEFG时间t（s）00.10.20.30.40.50.6速度v(m/s)（2）在平面直角坐标系中作出速度—时间图象。 通过表格中的数据及v--t图像，从以下几方面分析小车的速度的变化规律？（1）速度v和时间t之间存在什么样的函数关系？（2）任意相等的时间内，小车速度的变化量是否相等？（3）小车的加速度是否变化？