2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律—【新教材】人教版（2019）高中物理必修第一册教案

2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 教学目标： （一）知识与技能 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. 会运用已学知识处理纸带，求各点瞬时速度。 （二）过程与方法 1. 通过实验探究，体验如何从实验研究中获取数据，学会利用图像处理实验数据的科学方法； 2. 对打出的纸带，会用近似的方法得出各点瞬时速度。 （三）情感态度与价值观 1. 通过对小车运动的设计，培养学生积极主动思考问题的习惯，并锻炼其思考的全面性、准确性与逻辑性； 2. 通过对纸带的处理，实验数据的图象展现，培养学生实事求是的科学态度，能使学生灵活地运用科学方法来研究问题，解决间题，提高创新意识； 3. 在对实验数据的猜测过程中，提高学生合作能力。 教学重难点： 重点： 1、处理纸带的数据分析，求各点瞬时速度。 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。 教学过程： 一、导入新课： 小车的速度是怎样随时间变化的？ 二、讲授新课： 1、实验思路 【教师引导】 要探究小车速度随时间变化的规律，就要想办法测量小车在不同时刻的瞬时速度。 直接测量瞬时速度是比较困难的，本实验中我们用打点计时器先记录物体不同时刻的位置，再对纸带进行分析计算得到各个时刻的速度。 【教师引导提问】该实验的目的是什么？ 【学生回答】 探究小车速度随时间的变化的规律。 【教师引导提问】该实验的原理是什么？引导学生设计实验 实验原理： 把纸带跟运动的物体连接在一起，并穿过打点计时器。这样纸带上的点不但记录了物体运动的时间，而且相应地表示运动物体在不同时刻的位置，研究这些点的情况，就可以了解物体的运动情况。 2、进行实验 【教师引导】教师引导学生观察实验器材 【实验步骤】 （1）把附有滑轮的长板平放在实验桌上，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）把一条细绳栓在车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码。放手后，看小车能否在木板上平衡的加速滑行，然后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）把小车停在打点计时器处，先接通电源，后释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一列的小点，再按同样的方法（不改变钩码）打出两条纸带，从这三条纸带中选用一条点迹清晰的。计为纸带1。 （4）增加一个钩码，按上述方法打出纸带2。 （5）在打纸带1的基础上再减少一个钩码，仍按上述方法打出纸带3。 （6）整理器材。 【教师提问】本实验要特别注意哪些事项？ 【学生讨论】 【教师总结】 (1)固定打点计时器时应让限位孔处在长木板的中央位置。 (2)调节滑轮高度时,细绳应与木板平行。 (3)应考虑复写纸与纸带的位置关系。 (4)钩码数量不能过多,也不能过少。 (5)小车应由紧靠打点计时器处开始释放,在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。 (6)先接通电源,后让纸带运动。 (7)打点结束后立即关闭电源。 3、数据记录 【教师提问】怎样分析和选取纸带上的点？ 【教师总结】 舍掉开头过于密集的点，从清楚的点开始若纸带上点与点之间的距离较小，每五个计时点取一个计数点 ,依次标号为0，1，2，3，4，5 (间隔是0.1s)。 【教师提问】如何计算出所取点的瞬时速度？ (1)测量各个计数点之间的距离应注意估读、单位。 (2)用求平均速度的方法来求[选择包括该点在内的一段位移Δx(该点最好处在中间时刻位置)，找出对应的时间Δt，用Δx/Δt作为该点的瞬时速度]。 【教师引导】制作表格并计算小车的瞬时速度 4、数据分析 【教师引导】 从表格数据中很难看出小车速度随时间变化的定量关系，可以考虑用v-t图像分析 【教师总结】 画v-t图像步骤： (1)定标度：坐标轴的标度选取要合理，应使图象大致分布在坐标平面中央． (2)描点：描点时要用平行于两坐标轴的虚线标明该点的位置坐标．(所描的点一般用“·”标明) (3)连线：用一条曲线或直线“拟合”这些点． 仔细观察所描各点的分布情况．用一条直线“拟合”这些点，即让所画的直线连接尽可能多的点，不能连接的点应均匀分布在直线两侧，舍弃离直线较远的点． 【教师总结】通过直接分析图像的特点得到小车运动的v-t图像是一条倾斜的直线，那么当时间变化相同的值时，速度也会增加相同的值。可以得出结论：小车的速度随时间均匀增加（或变化）。 练习：见ppt 【总结】 2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 1、 实验目的 1. 进一步练习使用打点计时器； 2. 处理实验数据，并据此判断小车的速度随时间的变化规律。 2、 实验原理 1. 利用打点计时器打出的纸带上记录的信息，可以计算出各时刻的瞬时速度。 2. 利用描点法作出小车的v-t图像，根据图像判断小车速度随时间的