2019-2020年人教版高中物理必修1 第2章第1節(jié)實(shí)驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律 （教案）.doc

2019-2020年人教版高中物理必修1 第2章第1節(jié)實(shí)驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律 （教案）物理核心素養(yǎng)主要由“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個方面構(gòu)成。教學(xué)目標(biāo)：（一）物理觀念1鞏固打點(diǎn)計時器的使用，紙袋數(shù)據(jù)處理和求各點(diǎn)瞬時速度的方法。2會用v-t圖象處理數(shù)據(jù)，通過觀察圖像，得出規(guī)律。3知道小車在重物牽引下運(yùn)動速度隨時間變化的規(guī)律。（二）科學(xué)思維、科學(xué)探究1.初步學(xué)習(xí)根據(jù)實(shí)驗要求，設(shè)計實(shí)驗，探究某種規(guī)律的研究方法。2.經(jīng)歷實(shí)驗過程，及時發(fā)現(xiàn)問題并做好調(diào)整。3.初步學(xué)會根據(jù)實(shí)驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)規(guī)律的探究方法。（三）科學(xué)態(tài)度與責(zé)任通過實(shí)驗研究，體會如何從實(shí)驗中獲取數(shù)據(jù)，學(xué)會利用圖像法處理實(shí)驗數(shù)據(jù)的科學(xué)方法。2.通過探究實(shí)驗，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)方法來研究問題、解決問題、提高創(chuàng)新意識。3在對實(shí)驗數(shù)據(jù)的猜測過程中，提高學(xué)生合作探究能力。4通過經(jīng)歷實(shí)驗探索過程，體驗運(yùn)動規(guī)律探索的方法，感受實(shí)驗對物理發(fā)展的推動作用。體會實(shí)驗在發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律中的作用。教學(xué)重點(diǎn)：圖象法研究速度隨時間變化的規(guī)律。對運(yùn)動的速度隨時間變化規(guī)律的探究。教學(xué)難點(diǎn)：1. 各點(diǎn)瞬時速度的計算。2. 對實(shí)驗數(shù)據(jù)的處理。教學(xué)過程：一、引入新課【教師提出問題】探究目的：探究小車在重物牽引下的運(yùn)動，研究小車速度隨時間的變化規(guī)律。【讓學(xué)生猜想】小車的速度隨時間變化有幾種可能：變化先快后慢；先慢后快；均勻變化等?？山Y(jié)合速度圖象描述猜想。【讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗設(shè)計】提示如何測量出不同時刻的物體運(yùn)動速度；最后確定打點(diǎn)計時器測速度。二、新課教學(xué)實(shí)驗?zāi)康?1)進(jìn)一步練習(xí)使用打點(diǎn)計時器(2)會利用平均速度求瞬時速度(3)會利用vt圖象處理實(shí)驗數(shù)據(jù)，并據(jù)此判斷物體的運(yùn)動性質(zhì)(4)能根據(jù)實(shí)驗數(shù)據(jù)求加速度實(shí)驗原理1瞬時速度的計算：各計數(shù)點(diǎn)的瞬時速度可用以該點(diǎn)為中間時刻的一段時間內(nèi)的平均速度來代替：vn2根據(jù)vt圖象判斷運(yùn)動性質(zhì)：用描點(diǎn)法可作出小車的vt圖象，根據(jù)圖象的形狀可判斷小車的運(yùn)動性質(zhì)。3加速度的計算：利用vt圖象的斜率求出小車的加速度。實(shí)驗器材打點(diǎn)計時器、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、復(fù)寫紙片、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、交流電源。實(shí)驗步驟1如圖所示，把附有滑輪的長木板放在實(shí)驗桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路。2把一條細(xì)繩拴在小車上，使細(xì)繩跨過滑輪，下邊掛上鉤碼，把紙帶穿過打點(diǎn)計時器，并把紙帶的一端固定在小車的后面。3把小車停在靠近打點(diǎn)計時器處，接通電源后，釋放小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動，打點(diǎn)計時器就在紙帶上打下一列小點(diǎn)。4換上新的紙帶，重復(fù)實(shí)驗兩次。5增減所掛鉤碼，按以上步驟再做兩次實(shí)驗。數(shù)據(jù)處理1紙帶的選取從三條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶，舍掉開頭一些過于密集的點(diǎn)，在后面便于測量的地方找一個開始點(diǎn)來確定計數(shù)點(diǎn)說明：為了計算方便和減小誤差，通常用連續(xù)打5個點(diǎn)的時間作為時間間隔，即T0.1 s.2采集數(shù)據(jù)的方法如圖所示，一般不是直接測量相鄰兩個計數(shù)點(diǎn)間的距離，而是先測量出各個計數(shù)點(diǎn)到計時零點(diǎn)的距離x1、x2、x3、x4、x5，再計算出相鄰的兩個計數(shù)點(diǎn)的距離x1x1，x2x2x1，x3x3x2，x4x4x3，x5x5x4.3速度的計算方法各計數(shù)點(diǎn)對應(yīng)的瞬時速度用平均速度來代替，即v1，v2，(T為相鄰兩個計數(shù)點(diǎn)間的時間間隔)4設(shè)計表格并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)將各計數(shù)點(diǎn)對應(yīng)的時刻及瞬時速度填入下表中，并據(jù)此分析速度隨時間的變化關(guān)系.5.作出小車運(yùn)動的vt圖象(1)在坐標(biāo)紙上建立直角坐標(biāo)系，橫軸表示時間，縱軸表示速度，并根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)(2)畫一條直線，讓這條直線通過盡可能多的點(diǎn)，不在直線上的點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，偏差比較大的點(diǎn)忽略不計，如圖所示(3)觀察所得到的直線，分析物體的速度隨時間的變化規(guī)律6實(shí)驗中計算加速度的兩種方法(1)公式法：利用已測得的兩組數(shù)據(jù)(tn，vn)和(tm，vm)代入公式a求解(2)圖象法：在vt圖象上任意取兩個間隔較遠(yuǎn)的點(diǎn)(這兩個點(diǎn)不是我們表格中已測得的點(diǎn))，找出它們的坐標(biāo)值，然后把它們的坐標(biāo)值代入公式a中求出加速度，即用圖線的斜率求加速度誤差分析1木板的粗糙程度不同，摩擦不均勻2根據(jù)紙帶測量的位移有誤差，從而計算出的瞬時速度有誤差3作vt圖象時單位選擇不合適或人為作圖不準(zhǔn)確帶來誤差實(shí)驗注意事項1開始釋放小車時，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計時器。2先接通電源，計時器工作后，再放開小車，當(dāng)小車停止運(yùn)動時及時斷開電源。3要防止鉤碼落地和小車跟滑輪相撞，當(dāng)小車到達(dá)滑輪前及時用手按住它。4牽引小車的鉤碼個數(shù)要適當(dāng)，以免加速度過大而使紙帶上的點(diǎn)太少，或者加速度太小，而使各段位移無多大差別，從而使誤差增大，加速度的大小以能在50cm長的紙帶上清楚地取得六、七個計數(shù)點(diǎn)為宜。5要區(qū)別計時器打出的點(diǎn)與人為選取的計數(shù)點(diǎn)，一般在紙帶上每隔四個點(diǎn)取一個計數(shù)點(diǎn)，即時間間隔為T0.025s0.1s。6不要分段測量各段位移，應(yīng)盡可能地一次測量完畢(可先統(tǒng)一量出各計數(shù)點(diǎn)到計數(shù)起點(diǎn)O之間的距離)。讀數(shù)時應(yīng)估讀到毫米的下一位。7描點(diǎn)時最好用坐標(biāo)紙，在縱、橫軸上選取合適的單位，用細(xì)鉛筆認(rèn)真描點(diǎn)。三、鞏固練習(xí)關(guān)于用打點(diǎn)計時器研究小車在重物牽引下運(yùn)動的實(shí)驗操作，下列說法中正確的是（）長木板不能側(cè)向傾斜，也不能一端高一端低在釋放小車前，小車應(yīng)緊靠在打點(diǎn)計時器處應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計時器打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放小車要在小車到達(dá)定滑輪前使小車停止運(yùn)動，再斷開電源在用打點(diǎn)計時器研究小車在重物牽引下運(yùn)動的實(shí)驗中，某同學(xué)有如下操作步驟，其中錯誤的步驟是，遺漏的步驟是。拉住紙帶，將小車移至靠近打點(diǎn)計時器處，松開紙帶后再接通電源將打點(diǎn)計時器固定在平板上，并接好電路把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過定滑輪下面懸掛適當(dāng)?shù)你^碼取下紙帶放手，使小車在平板上做加速運(yùn)動將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點(diǎn)計時器的限位孔將以上步驟完善后按合理序號排列。 3.在“探究小車速度隨時間變化規(guī)律”的實(shí)驗中，打點(diǎn)計時器使用的交流電的頻率為50 Hz，記錄小車運(yùn)動的紙帶如圖2-1-5所示，在紙帶上選擇0、1、2、3、4、5這6個計數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計數(shù)點(diǎn)之間還有四個點(diǎn)未畫出，紙帶旁并排放著帶有最小分度為毫米的刻度尺，零點(diǎn)跟“0”計數(shù)點(diǎn)對齊，由圖可以讀出三個計數(shù)點(diǎn)1、3、5跟0點(diǎn)的距離填入下表中。四、布置作業(yè)