教学：高中物理(人教版)必修一优秀学案--2.1《实验：探究小车速度随时间变化的规律》(优秀学生必做)

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 =

3、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。

A B C D O E x5 x4 x1 x2 x3 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…………

6、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.

8、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 ( ) 计数点序号 1 2 3 4 5

计数点对应的时刻（s） 0.10 0.40

各计数点间的距离

通过各计数点的速度（cm／s） 4 0 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

1 2 3 5 x1 x2 x3 x4 x5

v

t 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．①③⑧⑨ B．⑤⑥⑧⑨ C．①③⑤⑥ D．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 1 2 3 4 5 6

计数点对应的时刻（s） 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60

通过计数点的速度（cm／s） 44.0 62.0 81.0 100.0 110.0 168.0

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tva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tva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) 8.78 16.08

21.87 26.16 28.94。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）

0 1 2 3 4 5 6

以下为赠送文档：

气体热现象的微观意义

一、教学目标

1．在物理知识方面的要求：

（1）能用气体分子动理论解释气体压强的微观意义，并能知道气体的压强、温度、体积与所对应的微观物理量间的相关联系。

（2）能用气体分子动理论解释三个气体实验定律。

2．通过让学生用气体分子动理论解释有关的宏观物理现象，培养学生的微观想像能力和逻辑推理能力，并渗透“统计物理”的思维方法。

3．通过对宏观物理现象与微观粒子运动规律的分析，对学生渗透“透过现象看本质”的哲学思维方法。

二、重点、难点分析

1．用气体分子动理论来解释气体实验定律是本节课的重点，它是本节课的核心内容。

2．气体压强的微观意义是本节课的难点，因为它需要学生对微观粒子复杂的运动状态有丰富的想像力。

三、教具

计算机控制的大屏幕显示仪；自制的显示气体压强微观解释的计算机软件。

四、主要教学过程

（一）引入新课

先设问：气体分子运动的特点有哪些？ 答案：特点是：（1）气体间的距离较大，分子间的相互作用力十分微弱，可以认为气体分子除相互碰撞及与器壁碰撞外不受力作用，每个分子都可以在空间自由移动，一定质量的气体的分子可以充满整个容器空间。（2）分子间的碰撞频繁，这些碰撞及气体分子与器壁的碰撞都可看成是完全弹性碰撞。气体通过这种碰撞可传递能量，其中任何一个分子运动方向和速率大小都是不断变化的，这就是杂乱无章的气体分子热运动。（3）从总体上看气体分子沿各个方向运动的机会均等，因此对大量分子而言，在任一时刻向容器各个方向运动的分子数是均等的。（4）大量气体分子的速率是按一定规律分布，呈“中间多，两头少”的分布规律，且这个分布状态与温度有关，温度升高时，平均速率会增大。

今天我们就是要从气体分子运动的这些特点和规律来解释气体实验定律。

（二）教学过程设计

1．关于气体压强微观解释的教学

首先通过设问和讨论建立反映气体宏观物理状态的温度（T）、体积（V）与反映气体分子运动的微观状态物理量间的联系：

温度是分子热运动平均动能的标志，对确定的气体而言，温度与分子运动的平均速率有关，温度越高，反映气体分子热运动的平均速率

体积影响到分子密度（即单位体积内的分子数），对确定的一定质量的理想气体而言，分子总数N是一定的，当体积为V时，单位体积内

n越小。

然后再设问：气体压强大小反映了气体分子运动的哪些特征呢？

这应从气体对容器器壁压强产生的机制来分析。

先让学生看用计算机模拟气体分子运动撞击器壁产生压强的机制：

首先用计算机软件在大屏幕上显示出如图1所示的图形：

向同学介绍：如图所示是一个一端用活塞（此时表示活塞部分的线条闪烁3～5次）封闭的气缸，活塞用一弹簧与一固定物相连，活塞与气缸壁摩擦不计，当气缸内为真空时，弹簧长为原长。如果在气缸内密封了一定质量的理想气体。由于在任一时刻气体分子向各方向上运动的分子数相等，为简化问题，我们仅讨论向活塞方向运动的分子。大屏幕上显示图2，即图中显示的仅为总分子数的合，（图中显示的“分子”暂呈静态）先看其中一个（图2中涂黑的“分子”闪烁2～3次）分子与活塞碰撞情况，（图2中涂黑的“分子”与活塞碰撞且以原速率反弹回来，活塞也随之颤抖一下，这样反复演示3～5次）再看大量分子运动时与活塞的碰撞情况：