高一物理教案《探究小車速度隨時間變化的規(guī)律》 人教版必修1

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111 教材分析與教學(xué)建議 本節(jié)內(nèi)容為探究實(shí)驗(yàn)，目的是讓學(xué)生通過研究小車在重物牽引下運(yùn)動的速度隨時間的變化的規(guī)律，經(jīng)歷科學(xué)探究活動，學(xué)會實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法。這節(jié)課的任務(wù)是測量小車的速度，做出小車的v-t圖像，初步分析小車的變化規(guī)律。 教學(xué)目標(biāo)： 一、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)。 二、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。 三、情感態(tài)度與價值觀： 1. 體會實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路，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)重點(diǎn) １．圖象法研究速度隨時間變化的規(guī)律。 ２．對運(yùn)動的速度隨時間變化規(guī)律的探究。 教學(xué)難點(diǎn) 對實(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)時器、小車、鉤碼、一端帶有滑輪的長木板、帶小鉤的細(xì)線、紙帶、刻度尺、坐標(biāo)紙、實(shí)物投影儀 課時安排 ２課時 設(shè)計(jì)思路 在學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)探究的流程步驟：實(shí)驗(yàn)——處理數(shù)據(jù)——作出速度—時間圖象——分析尋找小車的運(yùn)動規(guī)律。 教學(xué)過程 教學(xué)基本流程 教師提問 得出結(jié)論 教師講解實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn) 集體討論 【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(yàn)設(shè)計(jì)】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(jì)時器測速度。 【實(shí)驗(yàn)】 問題一：打點(diǎn)計(jì)時器結(jié)構(gòu)如何？　　　　 問題二：用打點(diǎn)計(jì)時器測小車的速度所需哪些實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)步驟？ 1、 步驟：（附有滑輪的長度板平放在實(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、 用一條細(xì)繩栓住小車使細(xì)繩跨過滑輪，下邊掛上適量的鉤碼，讓紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時器，并把紙帶的一端固定在小車的上面。 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)。換上新的紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次。 問題三：本實(shí)驗(yàn)特別要注意哪些事項(xiàng)？ １． 固定打點(diǎn)計(jì)時器時應(yīng)讓限位孔處在長木板的中央位置。 ２． 滑輪不能過高。 ３． 鉤碼數(shù)量不能過多，長木板兩端高低相差不能太大。 4．開始釋放小車時，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時器。 5．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。 6．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。 【處理數(shù)據(jù)】 問題四：怎樣分析和選取紙帶上的點(diǎn)？ 1、紙帶要選擇打出的點(diǎn)清晰的 2、舍掉開始過于密集的點(diǎn) 3、用每打5個點(diǎn)的時間為時間單位選取計(jì)數(shù)點(diǎn) 即T＝0.025s＝0.10s這樣既可方便計(jì)算，又可減少誤差。 （也可取多個間隔為一個計(jì)數(shù)間隔時間要看具體情況靈活選定；原則上能取六、七個計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜。） 參考表格一： 參考表格一： 計(jì)數(shù)點(diǎn)編號 0 1 2 3 4 5 6 時間t(s) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間 S01 S12 S23 S34 S45 S56 距離s(m) 對應(yīng)計(jì)數(shù)點(diǎn)速度m/s 參考表格二： 計(jì)數(shù)點(diǎn)編號 0 1 2 3 4 5 6 時間t(s) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0的距離s(m) 相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離S(m) S01 S12 S23 S34 S45 S56 各計(jì)數(shù)點(diǎn)速度(m/s) v1= v2= v3= v4= v5= 4、不要直接去測量兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離而是要測量出各個計(jì)數(shù)點(diǎn)到計(jì)時零點(diǎn)的距離。 5、速度的計(jì)算方法：各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時速度是用計(jì)數(shù)點(diǎn)內(nèi)的平均速度來代替： v1= v2= 【畫速度—時間圖象】 問題六：如何處理計(jì)算出來的數(shù)據(jù)？ ．圖象法：運(yùn)用圖象來處理物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，這是一個難點(diǎn)，作圖象時要標(biāo)明橫縱坐標(biāo)軸代表的物理意義，選擇合適的標(biāo)度，以各點(diǎn)瞬時速度為縱軸，時間 t為橫軸，根據(jù)所得數(shù)據(jù)，描點(diǎn)：觀察和思考點(diǎn)的分布規(guī)律。從點(diǎn)的分布可以有很大把握地說這些點(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)對稱地分布在直線兩側(cè)。 問題七：從圖上可以看出小車的速度隨時間怎樣變化？ 從函數(shù)關(guān)系：v=kt+b v與 t線性關(guān)系。小車的速度隨時間均勻增加（變化）小車做勻變速(a不變)的直線運(yùn)動 問題8：如何根據(jù)速度—時間圖象（ v—t圖象）求小車的加速度和初速度？ ①取任意兩組數(shù)據(jù)求出Δv和Δt，然后代入Δv／Δt求解。 ②在v—t圖象上取一段時間Δt（盡量取大一些），找出兩個時刻對應(yīng)的坐標(biāo)值求出Δv，代入Δv／Δt求解。 哪一種方法更好？（畫圖時讓不在直線上的點(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)） 【創(chuàng)新拓展】 1、某同學(xué)用以下方法繪制的小車的v-t圖象，先把紙帶每隔0.1s 剪斷，得到若干短紙條，再把這些紙條并排貼在一張紙上，使這些紙條下端對齊，作為時間軸，標(biāo)出時間，最后將紙條上端中心連起來，于是得到v-t圖象。請你按以上辦法繪制這個圖象。這樣做有道理嗎？說說你的看法。 （剪下的紙條長度表示0.1秒時間內(nèi)位移大小，可近似認(rèn)為速度v=，紙條長度可認(rèn)為表示速度。） 2、某組同學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中將固定打點(diǎn)計(jì)時器一端的木板墊高，使木板有一傾斜角度，是否對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響？畫出的圖象有什么不同？（無；圖象與時間軸的夾角不同） 【練習(xí)反饋】 1、在探究小車速度隨時間變化規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，下列哪些器材是本實(shí)驗(yàn)必須的？＿＿＿ ①打點(diǎn)計(jì)時器 ②天平 ③低壓直流電源 ④細(xì)繩 ⑤紙帶 ⑥小車 ⑦鉤碼 ⑧秒表 ⑨一端有滑輪的長木板 （ ① ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑨ ）達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪€需器材是：（低壓交流電源 刻度尺） 2、在實(shí)驗(yàn)“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”中，我們采用的正確方法是： A 舍掉開頭過于緊密的點(diǎn)，找一個適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)當(dāng)作計(jì)時起點(diǎn)。 B 、為了實(shí)驗(yàn)精確，選取紙帶上第一個點(diǎn)作計(jì)時起點(diǎn) C 、每相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時間間隔只能取0.1s。 D 、每相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時間間隔可視打點(diǎn)密度而定，可取0.02s 、0.04s 、…n0.02s均可。 ( A D ) 3、圖中給出了從0 點(diǎn)開始每5個點(diǎn)取一個計(jì)數(shù)點(diǎn)的紙帶。0，1，2，3，4，5，6均為計(jì)數(shù)點(diǎn)。（每兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)間有4個點(diǎn)未畫出）。 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S1=1.40cm S2=1.90cm S3=2.38cm S4=2.88cm S5=3.39cm S6=3.78cm 那么①計(jì)時器在打出1，2，3等點(diǎn)時小車的速度分別為： v1= cm/s ； v2= cm/s ； v3= cm/s ； v4= cm/s ； v5= cm/s ②在坐標(biāo)紙上畫出v-t 圖象 ③分析小車的速度隨時間變化的規(guī)律。 參考答案： （ v1=16.50cm/s v2=21.40cm/s v3=26.30cm/s v4=31.35cm/s v5=36.30cm/s） (小車的速度隨時間均勻增加)。 111