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年高中物理第2章第1节实验：探究小车速度随时间变化的规律教学案新人教版必修1教材分析：本节实验为探究实验，目的是让学生通过研究小车在重物牵引下的速度随时间的变化的规律，经历科学探究的活动，学会实验数据的处理方法。教学目标：1、通过小车在钩码牵引下运动的实验探究，进一步掌握打点计时器的使用方法和利用打点计时器研究物体运动的方法。2、会计算各个计数点的速度。3、设计表格填入实验数据，并能在坐标纸上画出v-t图象。教学重难点：1、探究物体的速度随时间变化规律。2、纸带上各点瞬时速度的计算。3、纸带实验数据的处理办法。学情分析：学生已经在初步了解打点计时器及其使用方法的基础上，进行本节实验，因此要老师的指导下，引导学生积极动手去做，去画v-t图像。教学方法:精讲点拨，合作探究。课时安排：2课时。实验器材：带有定滑轮的长木板、小车、带有小钩的细线、钩码若干、打点计时器、纸带、坐标纸，刻度尺、学生电源、导线若干、夹子。实验过程：1、器材安装：学生讨论如何安装，有一个学生代表回答，老师补充总结。学生动手操作。 （1）把带有滑轮的长木板平放在实验桌上。（2）把打点计时器固定在长木板的一端并连接好电源，将纸带穿过打点计时器限位孔（从复写纸下面穿过）。（3）将小车靠近打点计时器放在长木板上，把纸带的一端固定在小车后端。（4）将细绳绕过定滑轮，细绳的一端连在小车的前面，另一端挂上适当的钩码。2、数据采集：（1）先启动打点计时器，然后放开小车（注意顺序），让小车拖着纸带运动，打点计时器在纸带上打下一行小点。随后立即关闭电源。（2）取下纸带，换上新纸带，每组测量三次。（3）在三条纸带中选择点迹清晰、没有漏点的一条进行数据处理。3、数据处理：老师点拨，学生分组操作。（1）如图所示舍掉纸带开头一些过于密集的点迹，找一个适当的点做为计时起点，并记为0点。40●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●1235x1x2x3x4x5（2）从起点开始，每隔4个点取一个计数点，分别记为1、2、3、4、5点。思考：相邻两个计数点间的时间间隔为多少秒？（3）用直尺分别测量各个计数点间的距离，填入下表。思考：通过观察、思考，看看相邻的两个计数点间的距离有什么规律？（点拔：相邻的距离之差是一个定值。这是匀变速直线运动一个很重要的特点，也是判断一个直线运动是不是匀变速直线运动的一个依据。）（4）根据相邻的两个计数点间的距离分别测量中间的计数点1、2、3、4的瞬时速度，把各个计数点的瞬时速度填入下表。（点拔：求计数点瞬时速度公式举例：V1=(x1+x2)/2T，且T=0.1s）思考：你能不能根据相邻两个数点间的距离的规律计算起点0点和最后一个计数点5点的瞬时速度？把这两个计数点的瞬时速度也填入下表。 （点拔：假设0点前面还有一个计数点0’点，让0点作为0’点和1点的时间中点。同理假设5点后面还有一个计数点6点，让5点作为4点和6点的时间中点。测量出0’点到0点间的距离、5点到6点间的距离，即可计算起点0点和最后一个计数点5点的瞬时速度。）计数点序号123456计数点对应的时刻（s）0.100.400.60各计数点间的距离通过各计数点的速度（cm／s）（5）以速度v为纵轴，时间t为横轴建立直角坐标系。根据表中的v、t数据，选择适当的坐标单位在坐标系中描点。vt思考：1、该图像过坐标原点吗？为什么？2、根据小车的v-t图象，探究小车速度随时间变化满足什么规律？（点拔：小车的v-t图象是一条直线，说明小车在任意相等的时间内速度的变化都相同，即小车的加速度不变。）反思总结：经过本节课的学习，我们进一步掌握了1、打点计时器的使用方法和利用打点计时器研究物体运动的方法；2、通过纸带会计算各个计数点的速度；3、并能在坐标纸上画出物体的v-t图象。 板书设计一、实验器材二、实验过程1、器材安装3、数据处理（1）(1)（2）(2)2、数据采集(3)(1)(4)(2)(5)(3)学校：临清一中学科：物理编写人：温兰芳审稿人：刘新婷必修一2.1实验：探究小车速度随时间变化的关系（学案）课前预习学案：预习目标：1、通过小车在钩码牵引下运动的探究实验，进一步掌握打点计时器的使用方法和利用打点计时器研究物体运动的方法。2、会计算各个计数点的速度。预习内容：1、电火花计时器使用电源，当电源频率为50Hz时，每隔打一次点，打点时间间隔由决定（选填“电压大小”或“电源频率”）。2、下图为打点计时器打出的纸带的一部份，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=ABCDOEx5x4x1x2x33、本实验用到的实验器材有 提出疑惑：课内探究学案：学习目标：1、进一步掌握打点计时器的使用方法和利用打点计时器研究物体运动的方法。2、会计算各个计数点的速度。3、会根据纸带上计录的数据，在坐标纸上画出v-t图象。重难点：1、各点瞬时速度的计算。2、对实验数据的处理、规律的探究。实验过程:1、把附有定滑轮的长木板平放在桌上，把打点计时器固定在长木板的一端，连接好电路。2、把细绳的一端拴在小车上，使细绳绕过滑轮，下面挂适当的钩码。使纸带穿过计时器，并把它的一端固定在小车的后面。3、使小车停在的地方，先，再放开让小车拖动纸带运动，计时器就在纸带上打出了一系列点，随后4、换上新纸带，重复两次。5、从3条纸带中选择的一条纸带，舍去找一个适当的点作为计时起点。为了方便，减小误差，通常不用0.02s为时间单位，而是用每打的时间s为时间单位，在纸带上选好的计时点下面标0，在第点下面标1，在第点下面标2……，标明的点叫计数点（如下图所示），两相邻点间的距离分别是x1、x2、x3…………40●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●1235x1x2x3x4x56、测出x1、x2、x3…………的长度,并将测量结果直接标在纸带上.据v1==(第一空填公式,第二空填测量和计算结果)据v2==(同上);据v3==(同上);据v4==(同上);可算出各点的瞬时速度,将结果填入下面的表格中.计数点序号12345 计数点对应的时刻（s）0.100.40各计数点间的距离通过各计数点的速度（cm／s）vt8、根据表中的数据，在坐标纸上画出v――t图象（自己确定合理的标度）得到的图像应该是思考：1该图像过坐标原点吗？为什么？2、根据小车的v-t图象，探究小车速度随时间变化满足什么规律？当堂检测：1．据打点计时器打出的纸带，我们可以从纸带上直接得到的物理量是()A．时间间隔B．位移C．加速度D．平均速度2．学生在练习使用打点计时器时，纸带上打出的点不是圆点，而是一些短线，这可能是因为A、打点计时器错接在直流电源上()B．电源电压不稳定C．打点计时器使用的电压太低D．振针到复写纸的距离太小3、接通电源与释放纸带（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．释放纸带的同时接通电源D．先接通电源或先释放纸带都可以4电磁打点记时器是一种记时工具，关于它的使用以下说法正确的是()A．使用电压为220V交流电B．使用电压为220V直流电C．使用电压为4V～6V直流电D．使用电压为4V～6V交流电 5．在下列给出的器材中，本节实验中所需的器材有()①打点计时器②天平③低压交流电源④低压直流电源⑤细绳和纸带⑥钩码和小车⑦秒表⑧一端有滑轮的长木板⑨刻度尺A．①③⑧⑨B．⑤⑥⑧⑨C．①③⑤⑥D．①③⑤⑥⑧⑨课后练习与提高：6．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（cm／s）44.062.081.0100.0110.0168.0为了计算加速度，合理的方法是（）A．根据任意两计数点的速度用公式算出加速度B．根据实验数据画出v－t图，量出其倾角，由公式A=tg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所对应的速度、时间，用公式算出加速度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7．在研究匀变速直线运动的实验中，某同学操作以下实验步骤，其中错误或遗漏的步骤有()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。8、在《探究小车速度随时间变化的规律》实验中，得到的纸带如图所示。按时间顺序取0、1、2、3、4、5六个点。用尺量出1、2、3、4、5点到0点的距离分别是：(单位：cm)8.7816.0821.8726.1628.94。由此可求出2点的即时速度v=______m/s，打4点时的速度是，物体的加速度a=______m/s2,物体做_______运动。（所标点间有4个点未画出）0123456参考答案：1.A2.D3.A4.D5.D6.C7（1）问A中应先通电，再放纸带。（2）D中取下纸带前应先断开电源。（3）补充步骤G：换上新纸带，重复三次。步骤顺序为：BFECADG 8.0.655m/s0.354m/s-1.51m/s2减速