高中物理《探究小車速度隨時間變化的規(guī)律》 教案12

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111 2．1 實驗探究小車速度隨時間變化的規(guī)律 教科書設(shè)計這個學(xué)生實驗為一節(jié)，建議用2學(xué)時完成。所以，該實驗要在本章第一節(jié)課進行，不要放到“勻變速直線運動的速度與時間的關(guān)系”之后，否則就違背了探究式學(xué)習(xí)的宗旨。 （1）實驗?zāi)繕?biāo) 要求學(xué)生在學(xué)會打點計時器的使用、紙帶數(shù)據(jù)處理、測瞬時速度以及速度—時間圖象的基礎(chǔ)上，運用這些知識和技能探究小車速度隨時間變化的規(guī)律。體現(xiàn)通過實驗探究培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理和研究物理問題的方法，學(xué)習(xí)尋找規(guī)律的方法。 （2）儀器和器材 ①附有滑輪的長木板；②小車；③帶小鉤的細(xì)線；④25 g的鉤碼3個，也可以用50 g的鉤碼。或用沙子和小桶代替鉤碼，用彈簧秤或天平稱量⑤打點計時器；⑥紙帶；⑦刻度尺；⑧學(xué)生電源、導(dǎo)線。 （3）注意事項 ① 打點計時器紙帶限位器要與長木板縱軸位置對齊再固定在長木板上，使紙帶、小車、拉線和定滑輪在一條直線上。小車要選擇在木板上運動不跑偏或跑偏較小的車。 ② 牽引小車的鉤碼以100 g以內(nèi)為宜。若用到150 g以上，則紙帶上打出的點數(shù)不能滿足以0．1 s為計數(shù)點取6組數(shù)值的要求。解決辦法： 用小沙桶替代鉤碼。沙桶及沙的質(zhì)量在40～100 g之間取三種不同質(zhì)量，可用托盤天平稱量沙桶和沙子。 若用50 g鉤碼，取至150 g時打出的紙帶計數(shù)點之間的時間間隔可減小至0．08 s或0．06 s，可以滿足6組以上數(shù)據(jù)的要求。 為防鉤碼落地?fù)p傷鉤碼，可在地面鋪泡沫塑料墊。小沙桶可選擇能裝100 g以上砂子的帶蓋塑料瓶。 圖2－1 ③ 在小車后面安裝紙帶的方法如圖2-1所示。使小車運動時保持紙帶與打點計時器平面、木板平行，減少摩擦力影響。注意調(diào)整滑輪高度，使拉車的線與木板平行，減少拉力的變化。 ④ 開啟電源，待打點計時器工作穩(wěn)定后釋放小車，同時用一只手在定滑輪一端準(zhǔn)備接住小車，防止小車撞擊定滑輪，防止小車落地。即使安裝了防撞擋板，也要防止小車落地。關(guān)斷電源后再取紙帶，取下紙帶后，將所用鉤碼質(zhì)量標(biāo)注在紙帶上，并給紙帶編號。 ⑤ 紙帶上的點先取零點和計數(shù)點進行編號再測距離。測量長度時不要用短刻度尺分別測量相鄰兩個計數(shù)點間的長度，最好用長刻度尺對齊各計數(shù)點（不移動尺子）讀出各計數(shù)點間長度值，避免測量誤差的積累。 ⑥ 在坐標(biāo)紙上畫v-t圖象時，注意坐標(biāo)軸單位長度的選取，使圖象分布在坐標(biāo)平面的大部分面積。 （4）教學(xué)中的幾點考慮 ① 復(fù)習(xí)前一章實驗中打點計時器使用方法和注意事項，以及測量瞬時速度的方法。 ② 打出紙帶后處理數(shù)據(jù)，要讓學(xué)生討論課文中“舍掉開頭－些過于密集的點子，為了便于測量，找一個點當(dāng)做計時起點?！边@樣做的意義是什么。 ③然后作出v-t圖象，引導(dǎo)學(xué)生討論，從作出的v-t圖象探究到什么樣的規(guī)律。 （5）小車在重物牽引下的運動（示例） 50 g鉤碼 100 g鉤碼 說明：長木板平放在桌面上，同一小車 時間t/s 速度v1/(ms-1) 速度v2/(ms-1) 掛不同鉤碼的兩條速度—時間圖象 0．0 0．30 0．26 0．1 0．45 0．53 0．2 0．60 0．80 0．3 0．74 1．06 0．4 0．89 1．34 0．5 1．03 1．47 ① 引導(dǎo)學(xué)生思考與討論 ② 有條件的學(xué)?；?qū)W生可以交一張計算機打印的數(shù)據(jù)和v-t圖象。 （6）用計算機繪制v-t圖象的教學(xué) 用Excel繪制圖象時，注意課文中輸入數(shù)據(jù)時用了“依次”二字，在Excel工作簿中先輸入自變量時間，在相鄰—列中輸入對應(yīng)的速度值，輸入順序不對，所畫的圖象也不對（課本圖2．2-3在Excel工作簿中輸入數(shù)據(jù)的屏幕圖）。具體做法如下： 打開Excel工作簿可以看到行和列，行號用1、2、3……表示；列號用A、B、C……表示。將自變量時間的數(shù)值從某一單元格開始輸入，在同一列中將其他時間值一一輸入。在相鄰的右側(cè)一列中將速度值一一輸入，注意速度值要與時間值相對應(yīng)。也可以在同一行中依次輸入時間和速度，下一行中再次輸入第二組時間和速度，直至全部輸入完畢。用鼠標(biāo)選中這些數(shù)據(jù)。再用鼠標(biāo)左鍵單擊“圖表向?qū)А卑粹o，出現(xiàn)“圖表類型”窗口，選“散點圖”，選“確定”按鈕，彈出“圖表標(biāo)題輸入框”，輸入相應(yīng)的字符后選“下一步”按鈕，直到“完成”。出現(xiàn)由點組成的圖表，用鼠標(biāo)右鍵單擊繪圖區(qū)中任何一個數(shù)據(jù)點，出現(xiàn)下拉式菜單，選“添加趨勢線”，彈出添加趨勢線窗口，選擇“線性”趨勢；打開該窗口的“選項”卡，對其中“顯示公式”左側(cè)的小方格用鼠標(biāo)左鍵單擊出現(xiàn)“√”號后，按“確定”。則圖表框中出現(xiàn)一條直線，這就是經(jīng)過計算機做最佳“擬合”后的v-t圖象，并顯示出一個表明該圖象的函數(shù)式。 1 問題與練習(xí) 1．解答（1）15，16，18，19，21，23，24； 圖2－8 　　?。?）如圖2-8所示； 　　?。?）可認(rèn)為是一條直線。 2．解答A做勻速直線運動，速度為15 m/s；B做初速度為零，加速度為1．9 m/s2的勻加速直線運動；C做初速度為4 m/s，加速度為0．67 m/s2的勻減速直線運動，6 s時速度為0。 圖2－9 3．（1）圖2-9，（2）剪下的紙條長度表示0．1 s時間內(nèi)位移大小，可近似認(rèn)為速度 .v∝Δx，紙條長度可認(rèn)為表示速度。 4．略。 強化實驗方案的自我設(shè)計 物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。在高中物理課程各個模塊中都安排了一些典型的科學(xué)探究或物理實驗。高中學(xué)生應(yīng)該在科學(xué)探究和物理實驗中達(dá)到以下要求。 科學(xué)探究要素 對科學(xué)探究及物理實驗?zāi)芰Φ幕疽? 提出問題 能發(fā)現(xiàn)與物理學(xué)有關(guān)的問題 從物理學(xué)的角度較明確地表述這些問題 認(rèn)識發(fā)現(xiàn)問題和提出問題的意義 猜想與假設(shè) 對解決問題的方式和問題的答案提出假設(shè) 對物理實驗結(jié)果進行預(yù)測 認(rèn)識猜想與假設(shè)的重要性 制定計劃與設(shè)計實驗 知道實驗?zāi)康暮鸵延袟l件，制定實驗方案 嘗試選擇實驗方法及所需要的裝置與器材 考慮實驗的變量及其控制方法 認(rèn)識制定計劃的作用 進行實驗與收集證據(jù) 用多種方式收集數(shù)據(jù) 按說明書進行實驗操作，會使用基本的實驗儀器 如實記錄實驗數(shù)據(jù)，知道重復(fù)收集實驗數(shù)據(jù)的意義 具有安全操作的意識 認(rèn)識科學(xué)收集實驗數(shù)據(jù)的重要性 分析與論證 對實驗數(shù)據(jù)進行分析處理 嘗試根據(jù)實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)得出結(jié)論 對實驗結(jié)果進行解釋和描述 認(rèn)識在實驗中進行分析論證是很重要的 評估 嘗試分析假設(shè)與實驗結(jié)果間的差異 注意探究活動中未解決的矛盾，發(fā)現(xiàn)新的問題 吸取經(jīng)驗教訓(xùn)，改進探究方案 認(rèn)識評估的意義 交流與合作 能寫出實驗探究報告 在合作中注意既堅持原則又尊重他人 有合作精神 認(rèn)識交流與合作的重要性 111