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1、2022年人教版高中物理必修1 第2章第1節(jié) 2-1實(shí)驗(yàn) 探究小車速度隨時間變化的關(guān)系（教案）
【知識與技能】
1、能熟練使用打點(diǎn)計(jì)時器。
2、會根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并完成操作。
3、會處理紙帶求各點(diǎn)瞬時速度 。
4、會設(shè)計(jì)表格并用表格處理數(shù)據(jù)。
5、會用v-t圖像處理數(shù)據(jù)，表示運(yùn)動規(guī)律
6、掌握圖象的一般方法，并能用語音描述運(yùn)動的特點(diǎn)。
【過程與方法】
1、初步學(xué)習(xí)根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究某種規(guī)律的研究方法。
2、經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)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(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)規(guī)律的探究方法。。
【情感態(tài)度與價(jià)值觀】
1、體會實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路
2、，體會物理學(xué)的研究方法。
2、培養(yǎng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié) 果作出分析判斷并得出結(jié)論。
【教學(xué)過程】
★實(shí)驗(yàn)?zāi)康?
(1)進(jìn)一步練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時器．
(2)會利用平均速度求瞬時速度．
(3)會利用v－t圖象處理實(shí)驗(yàn)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(yàn)數(shù)據(jù)求加速度．
★實(shí)驗(yàn)原理
1．瞬時速度的計(jì)算：各計(jì)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：vn＝
2．根據(jù)v－t圖象判斷運(yùn)動性質(zhì)：用描點(diǎn)法可作出小車的v－t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(jì)算：利用v－t圖象的斜率求出小車的加速度。
★實(shí)驗(yàn)器材
打點(diǎn)計(jì)時器、一端附有滑輪的長木
3、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(yàn)步驟
1．如圖所示，把附有滑輪的長木板放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(yàn)兩次。
5．增減所掛鉤碼，按以上步驟再做兩次實(shí)驗(yàn)。
★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
4、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(jì)數(shù)點(diǎn)．
說明：為了計(jì)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T＝0.1 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(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，而是先測量出各個計(jì)數(shù)點(diǎn)到計(jì)時零點(diǎn)的距離x1、x2、x3、x4、x5，再計(jì)算出相鄰的兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離．
Δx1＝x1，Δx2＝x2－x1，Δx3＝x3－x2，Δx4＝x4－x3，Δx5＝x5－x4.
3．速度的計(jì)算方法
各計(jì)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(jì)數(shù)點(diǎn)間的時間間隔)
4．設(shè)計(jì)表格并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)
將各計(jì)數(shù)點(diǎn)對應(yīng)的時刻
5、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v－t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(jì)，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(yàn)中計(jì)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v－t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)
6、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(jì)算出的瞬時速度有誤差．
3．作v－t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(yàn)注意事項(xiàng)
1．開始釋放小車時，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時器。
2．先接通電源，計(jì)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
7、小以能在50cm長的紙帶上清楚地取得六、七個計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜。
5．要區(qū)別計(jì)時器打出的點(diǎn)與人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)，一般在紙帶上每隔四個點(diǎn)取一個計(jì)數(shù)點(diǎn)，即時間間隔為T＝0.02×5s＝0.1s。
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(jì)數(shù)點(diǎn)到計(jì)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)。
特別提醒
處理紙帶六大注意
本實(shí)驗(yàn)很重要的一個實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菍W(xué)會用打上點(diǎn)的紙帶研究物體的速度隨時間變化的規(guī)律．紙帶上各點(diǎn)表示和紙帶相連的物體在不同時刻的位置，通過研究紙帶上各點(diǎn)之間的間隔，可以判斷物體的運(yùn)動情況．
8、因此，會處理紙帶是一項(xiàng)基本功，處理紙帶需注意以下幾點(diǎn)：
1.區(qū)別打點(diǎn)計(jì)時器打出的點(diǎn)與人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)．
2.區(qū)別打點(diǎn)計(jì)時器打點(diǎn)的周期(即兩個相鄰實(shí)際點(diǎn)的時間間隔)與兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時間間隔．
3.為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)舍掉開頭比較密集的點(diǎn)，從間距較大的點(diǎn)開始進(jìn)行測量．
4.為了方便測量，可以用每打5個點(diǎn)間隔的時間作為計(jì)時單位，這樣，在兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時間間隔為T＝5×0.02 s＝0.1 s.
5.以能在50 cm長的紙帶上清楚地取到7～8個計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜，必須注意，計(jì)數(shù)點(diǎn)不能少于6個．
6.在測量各段位移時，不要逐段測量各段的位移，應(yīng)該用長刻度尺一次測量分段讀數(shù)，以避免多次移動刻度尺造成累
9、積誤差；還應(yīng)注意，讀數(shù)時應(yīng)讀到毫米的下一位.
【典型例題】如圖是“研究勻變速直線運(yùn)動”實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，從O點(diǎn)開始每5個點(diǎn)取一個計(jì)數(shù)點(diǎn)（打點(diǎn)計(jì)時器的電源頻率是50Hz），依照打點(diǎn)的先后依次編為1、2、3、4、5、6，量得1=2.21cm， 2=3.00cm，3=3.81cm，4=4.63cm，5=5.45cm，6=6.28cm。
（1）該打點(diǎn)計(jì)時器依次打出各計(jì)數(shù)點(diǎn)的時間間隔為T= s
（2）打點(diǎn)計(jì)時器打計(jì)數(shù)點(diǎn)5時，小車的速度大小是v 5= m/s。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
（3）為了盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差，利用該實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算出小車的加速度大小為a = m/s2（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。
【答案】（1） 0.10 （2） 0.59 （3） 0.82
2022年人教版高中物理必修1 第2章第1節(jié) 2-1實(shí)驗(yàn) 探究小車速度隨時間變化的關(guān)系（教案）
