21实验探究小车速度随时间变化的规律教案

第二章 匀速直线运动规律

第一课 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．应用打点计时器记录小车的运动过程；

2．进一步提高处理纸带的能力；

3．了解匀变速直线运动中速度随时间的变化规律。

二．过程与方法

1．通过对实验过程的探究，了解物理学的研究方法；

2．认识数学方法在物理实验数据处理中的作用；

3．初步学会根据实验数据进行猜测、探究、发现规律的探究方法。

三．情感态度和价值观

1．培养严谨求实的实验态度；

2．通过实验探究培养学习物理和研究物理问题的兴趣，学会探寻物理规律的方法；

3．学习合作完成实验，交流实验体会。

【教学重点】

学习科学探究方法。

【教学难点】

纸带的处理方法。

【教学过程】

一．复习回顾

速度是描述物体的运动快慢，在实际物体运动过程上，匀速直线运动是一种理想的运动，大多数物体的运动是变速运动。如果速度随时间是均匀变化的直线运动我们称之为匀变速直线运动，在匀变速直线运动中，我们可以通过加速度来描述速度的变化快慢。

二．课题引入 演示：小车在斜面上的下滑运动。

提出问题：小车做什么运动？(速度越来越大的运动，是加速运动)，小车的速度是越来越大，它是否是匀加速运动？如何研究它的研究它的运动规律？

三．实验设计、操作、数据的处理

这是第一个研究性实验，科学探究要遵循一定的程序，采用一定的方法。探究的操作活动包括观察、提问、实验、比较、推理、概括。这里探究小车做匀变速直线运动，目的并非唯一是要求学生通过探究得到小车的匀变速直线运动的结论，而是通过探究学习科学探究方法，体验实验探究过程。因为学生是初次，因此应该在教师的指导下与帮助下，逐一完成实验探究的各个过程。因此，将实验设计、操作、问题讨论、数据的处理交叉在一起，在学生通过实验得出纸带后，与学生边讨论边处理，在此过程中教师即是同学的合作者，又是学生学习的指导者。

问题1：选用什么仪器进行研究？

打点计时器或位移传感器或光电门。光电门研究的实验过程比较困难，难确定相同时间。

探究小车速度随时间变化的规律实验教案

一、创新教学目标

（一）知识与技能目标

1. 学生能够准确理解小车速度随时间变化的规律，包括匀速直线运动、匀加速直线运动等不同运动状态下速度与时间的关系。不仅仅是记住公式，更要理解公式背后的物理意义，比如在匀加速直线运动中，速度随时间是线性增加的，这种增加的本质是加速度的作用。

2. 熟练掌握打点计时器的使用方法，包括如何安装、调试、操作以及从纸带中读取数据。例如，学生要知道打点计时器的打点频率，能根据纸带上的点迹计算时间间隔，并且准确测量相邻点之间的距离，从而为计算速度和加速度做好准备。

3. 学会用图象法处理实验数据，能够根据所得到的数据绘制出小车的速度 -

时间图象。这要求学生理解图象的横纵坐标所代表的物理量，以及如何从图象中获取有用的信息，如斜率表示加速度、截距可能表示初速度等。

（二）过程与方法目标

1. 通过探究实验的设计与实施，培养学生的科学探究能力。从提出问题“小车速度如何随时间变化”开始，到作出假设、设计实验方案、进行实验操作、收集和分析数据，再到得出结论和评估交流，让学生完整地经历一次科学探究的过程。例如，在设计实验方案时，学生要考虑如何控制变量，是改变斜面的倾角来改变加速度，还是通过增加砝码等方式；在分析数据时，如何处理实验中的误差，是由于测量不准确还是实验装置本身的局限性等。

2. 提高学生的数据分析能力和逻辑思维能力。在处理打点计时器打出的纸带数据时，学生需要运用数学知识进行计算和分析。比如，根据相邻两点间的距离计算平均速度，再根据多个平均速度估算某一时刻的瞬时速度，这个过程需要学生有严谨的逻辑思维，并且能够从众多的数据中找出规律。同时，在绘制速度

- 时间图象时，要思考如何使图象更准确地反映实验结果，这也需要一定的逻辑分析能力。

（三）情感态度与价值观目标

1. 激发学生对物理实验的兴趣和探索精神。物理实验往往充满了未知和挑战，通过这个实验，让学生感受到物理实验的乐趣。例如，当看到纸带在打点计时器的作用下留下一串串点迹时，就像看到了小车运动的轨迹被记录下来，这是一种很神奇的感觉。而且在探索小车速度随时间变化规律的过程中，每一个新的发现都会让学生感到兴奋和满足，从而激发他们进一步探索物理世界的欲望。

实验：用打点计时器测速度 实验报告 张德礼（收集） 实验：用打点计时器测速度

实 验 报 告

____年级____班 第____组 姓名:_________组员：_____________________

______年_____月______日

实验名称：

探究小车速度随时间变化的规律

实验目的：

1．根据相关实验器材，设计实验并熟练操作。

2．会运用已学知识处理纸带，求各点瞬时速度。

3．会用表格法处理数据，并合理猜想。

4．巧用v—t图象处理数据，观察规律。

实验器材：

电源、导线、打点计时器、小车、钩码、一端带有滑轮的长木板、细线、纸带、刻度尺、坐标纸。

实验步骤：

1、把打点计时器固定在实验桌上（不许松动）,连接电源。

2、把纸带穿过限位孔,复写纸压在纸带上（纸带在下复写纸在上）。

3、先通电,后拖动或释放物体（先通电后拉动）。

4、先切断电源,后取下纸带（先断电后取带）。

5、再取纸带,重复2～4步2次.。

6、选取纸带（点迹清晰）,测量点编号,数点计时（点数不等于间隔数）。

7、用刻度尺测量距离,记录数据（忠实地记录原始数据）,保留纸带。

8、整理实验器材。

数据处理：

小车在几个时刻的瞬时速度

位置编号 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

时间t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

)/(11smv

)/(12smv

)/(13smv 在坐标纸上画出小车运动的速度时间图像

请把纸带有用部份贴于此（作好标记）

1 第二章 匀变速直线运动的研究

1．实验：探究小车速度随时间变化的规律

学习目标 思维导图

1.进一步练习使用打点计时器。

2.会利用平均速度求瞬时速度。

3.会利用v -t图象处理实验数据，据此判断物体的运动性质并求加速度。

4.能根据实验数据求加速度。

研读教材·自主学习

[实验原理及操作]

[数据处理及分析]

一、数据处理

1．利用纸带并测量计算

(1)从纸带中便于测量的点作为计数始点，以后依次每五个点取一个计数点，并标明0、1、2、3、4„测量各计数点到0点的距离x，并记录在表中。 位置编号 0 1 2 3 4 5

时间t/s

x/m

v/(m·s－1) — —

(

2)分别计算出与所求点相邻的两计数点之间的距离x1、x2、x3„。

(3)利用vn＝xn＋xn＋1

2T求得计数点1、2、3、4的瞬时速度，填入上面的表格中。 2 2．作出小车运动的v -t图象

(1)定标度、描点：坐标轴的标度选取要合理，并根据表格中的数据在此坐标系中描点。

(2)连线：画一条直线，让这条直线通过尽可能多的点，不在线上的点均匀分布在直线的两侧。

二、注意事项

1.固定打点计时器使两限位孔对准木板纵向中线；调整滑轮架角度，细线与板面平行，且纸带与细线方向一致。

2．开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器。

3．先接通电源，等打点稳定后，再释放小车。

4．要防止钩码落地，避免小车跟滑轮相碰，当小车到达滑轮前及时用手按住。

5．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，而使各段位移差别不大，使误差增大。

6．画v -t图象时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图象尽量分布在较大的坐标平面内。

三、误差分析

1．木板的粗糙程度不同会产生系统误差，实验中应尽量选用粗糙程度均匀的木板。

2．根据纸带测量位移时会产生偶然误差，实验中应一次性测量各计数点到起始点的距离。

3．作v -t图象时单位选择不合适或作图不准确会带来偶然误差，实验中应选取合适的坐标单位。