2022-2023學(xué)年高中物理 第2章 2.1 實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律教案 新人教版必修1

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1、2022-2023學(xué)年高中物理 第2章 2.1 實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律教案 新人教版必修1教 學(xué) 目 標(biāo)知識(shí)與技能1會(huì)運(yùn)用已學(xué)知識(shí)處理紙帶，求各點(diǎn)瞬時(shí)速度2會(huì)用表格法處理數(shù)據(jù)，并合理猜想3巧用v-t圖象處理數(shù)據(jù)，觀察規(guī)律過(guò)程與方法1初步學(xué)習(xí)根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，完成某種規(guī)律的探究方法2初步學(xué)會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行猜測(cè)探究、發(fā)現(xiàn)規(guī)律的探究方法3認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué)化繁為簡(jiǎn)的工具作用，直觀地運(yùn)用物理圖象展現(xiàn)規(guī)律，驗(yàn)證規(guī)律情感態(tài)度與價(jià)值觀1通過(guò)對(duì)紙帶的處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的圖象展現(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，能使學(xué)生靈活地運(yùn)用科學(xué)方法來(lái)研究問(wèn)題、解決問(wèn)題、提高創(chuàng)新意識(shí)。2在對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的猜測(cè)過(guò)程中，提高學(xué)生合作

2、探究能力。3通過(guò)經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探索過(guò)程，體驗(yàn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律探索的方法。教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：1圖象法研究速度隨時(shí)間變化的規(guī)律。2對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度隨時(shí)間變化規(guī)律的探究。難點(diǎn)：對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理規(guī)律的探究。教具準(zhǔn)備 學(xué)生電源、導(dǎo)線、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、小車、鉤碼、一端帶有滑輪的長(zhǎng)木板、帶小鉤的細(xì)線、紙帶、刻度尺、坐標(biāo)紙、實(shí)物投影儀教 學(xué) 活 動(dòng)新課導(dǎo)入 (可加一多媒體錄象，教師就不需要介紹了)在我們的生活中有跳遠(yuǎn)助跑、駕車、高山滑雪等運(yùn)動(dòng)，在自然界中有雨點(diǎn)下落、鴿子飛翔、蝸牛爬行等運(yùn)動(dòng)，在這些運(yùn)動(dòng)中都有速度的變化，且變化規(guī)律不盡相同，我們?cè)鯓硬拍苤浪俣入S時(shí)間變化的規(guī)律呢？ 如何探究一個(gè)物體速度隨時(shí)間變化的規(guī)律？如何知道物體

3、在不同時(shí)刻的速度？用什么儀器測(cè)？ 【實(shí)驗(yàn)】問(wèn)題一：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器結(jié)構(gòu)如何？問(wèn)題二：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)小車的速度所需哪些實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)步驟？步驟：（1）把一端附有滑輪的長(zhǎng)木板平放（一高一低可否？）在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上遠(yuǎn)離滑輪的一端，連接好電路。（2）把一條細(xì)繩拴在小車上，使細(xì)繩跨過(guò)滑輪，下邊掛上合適的鉤碼，先接通電源，然后放開(kāi)小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打完一條后立即關(guān)閉電源。問(wèn)題三：本實(shí)驗(yàn)特別要注意哪些事項(xiàng)？1固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)讓限位孔處在長(zhǎng)木板的中央位置。2滑輪不能過(guò)高。3應(yīng)考慮復(fù)寫紙與紙帶的位置關(guān)系。4鉤碼數(shù)量不能過(guò)多，長(zhǎng)木板兩端高低相差不能太大。5小車應(yīng)由緊靠打

4、點(diǎn)計(jì)時(shí)器處開(kāi)始釋放，在撞擊長(zhǎng)木板末端前應(yīng)讓小車停止運(yùn)動(dòng)，防止小車從板上掉下來(lái)。6先接通電源，后讓紙帶運(yùn)動(dòng)。7打點(diǎn)結(jié)束后立即關(guān)閉電源?！咎幚頂?shù)據(jù)】問(wèn)題四：怎樣分析和選取紙帶上的點(diǎn)？開(kāi)頭過(guò)于密集的點(diǎn)舍掉，紙帶的一段；若紙帶上點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離較小，可取多個(gè)間隔（可5）為一個(gè)計(jì)數(shù)間隔時(shí)間（間隔不再是0.02s）（但要看具體情況靈活選定）；原則上能取六、七個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜；給選取的點(diǎn)加標(biāo)記。問(wèn)題五：如何計(jì)算出所取點(diǎn)的速度？用求平均速度的方法來(lái)代替（用計(jì)算較準(zhǔn)確的平均速度來(lái)代替），如何代替？（選擇包括該點(diǎn)在內(nèi)的一段位移（該點(diǎn)最好處在中間時(shí)刻位置）x，找出對(duì)應(yīng)的時(shí)間t，用xt作為該點(diǎn)的瞬時(shí)速度）；對(duì)于選取的兩個(gè)

5、端點(diǎn)的速度暫時(shí)不計(jì)算（誤差較大）；測(cè)量各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離應(yīng)考慮估位、單位。問(wèn)題六：如何處理計(jì)算出來(lái)的數(shù)據(jù)？1列表法。（注意列表要求）2圖象法：根據(jù)所得數(shù)據(jù)，選擇合適的標(biāo)度建立坐標(biāo)系（讓圖象盡量分布在坐標(biāo)系平面的大部分面積）。描點(diǎn)：觀察和思考點(diǎn)的分布規(guī)律。擬合：從點(diǎn)的分布可以有很大把握地說(shuō)這些點(diǎn)應(yīng)該在一條直線上，用直線擬合，讓盡可能多的點(diǎn)處在直線上，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)對(duì)稱地分布在直線兩側(cè)。思考：為什么要用直線擬合？若某個(gè)點(diǎn)明顯偏離直線，可能是什么原因及怎樣處理？從圖上可以看出小車的速度隨時(shí)間怎樣變化？問(wèn)題七：如何根據(jù)速度時(shí)間圖象（ vt圖象）求小車的加速度和初速度？取任意兩組數(shù)據(jù)求出v和t，然后

6、代入vt求解。在vt圖象上取一段時(shí)間t（盡量取大一些），找出兩個(gè)時(shí)刻對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)值求出v，代入vt求解。哪一種方法更好？（畫圖時(shí)讓不在直線上的點(diǎn)盡可能等量地分布在直線兩側(cè)，就是為了使偏大或偏小的誤差盡可能地抵消，所以圖象也是減小誤差的一種手段，也就是說(shuō)應(yīng)該用圖象上的點(diǎn)，而不是用實(shí)驗(yàn)所得到的數(shù)據(jù)）紙帶上零時(shí)刻的速度和末速度如何求？（根據(jù)圖象來(lái)求，這樣可以減小誤差）【計(jì)算機(jī)繪制v-t圖象】將實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)在電腦的Excel文件中輸入表格，利用其“圖表向?qū)А睌M合v-t圖象。 【鞏固練習(xí)】1關(guān)于用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究小車在重物牽引下運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)操作，下列說(shuō)法中正確的是（）A長(zhǎng)木板不能側(cè)向傾斜，也不能一端高一端低B

7、在釋放小車前，小車應(yīng)緊靠在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處C應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放小車D要在小車到達(dá)定滑輪前使小車停止運(yùn)動(dòng)，再斷開(kāi)電源2在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究小車在重物牽引下運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)有如下操作步驟，其中錯(cuò)誤的步驟是，遺漏的步驟是。A拉住紙帶，將小車移至靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，松開(kāi)紙帶后再接通電源B將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在平板上，并接好電路C把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過(guò)定滑輪下面懸掛適當(dāng)?shù)你^碼D取下紙帶E放手，使小車在平板上做加速運(yùn)動(dòng)F將紙帶固定在小車尾部，并穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔將以上步驟完善后按合理序號(hào)排列。3用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器拉動(dòng)通過(guò)計(jì)時(shí)器的紙帶來(lái)分析物體運(yùn)動(dòng)速度和加速度的實(shí)驗(yàn)中，可以分析的運(yùn)動(dòng)應(yīng)

8、該是（）A速度恒為正值，加速度亦為正值的運(yùn)動(dòng)B速度恒為負(fù)值，加速度亦為負(fù)值的運(yùn)動(dòng)C速度由正值變負(fù)值，加速度為負(fù)值的運(yùn)動(dòng)D速度由負(fù)值變正值，加速度為正值的運(yùn)動(dòng)4在探究小車速度隨時(shí)間變化規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，得到一條記錄小車運(yùn)動(dòng)情況的紙帶，如圖所示，圖中A、B、C、D、E為相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為T=0.1s。（）根據(jù)紙帶上的數(shù)據(jù)，計(jì)算B、C、D各點(diǎn)的速度，填入表中。（）在坐標(biāo)紙上作出小車的v-t圖象。位置編號(hào)ABCDE時(shí)間t/s00.10.20.30.4瞬時(shí)速度v/(ms-1)學(xué) 生 活 動(dòng)思考：時(shí)間測(cè)量、位移測(cè)量工具閱讀教材，回答問(wèn)題一閱讀教材，思考、小組討論問(wèn)題二，小組代表回答問(wèn)題二小組討論問(wèn)題三，小組代表回答、交流，在教師的引導(dǎo)下完善問(wèn)題三，按實(shí)驗(yàn)步驟和注意事項(xiàng)完成實(shí)驗(yàn)在教師的引導(dǎo)下理解問(wèn)題四、問(wèn)題五，并處理數(shù)據(jù)小組討論交流問(wèn)題六、七，用圖象法處理數(shù)據(jù) 作 業(yè)教材第33頁(yè)問(wèn)題與練習(xí)教學(xué)后記