2021学年1 实验：探究小车速度随时间变化的规律教学设计

导入新课

物体的运动通常是比较复杂的，物体的运动规律各不相同。

出示图片：高山滑雪、鸽子飞翔、猎豹捕食、蜗牛爬行。

这些运动中都有速度的变化。

提问：怎样探索速度随时间变化的规律呢?

要想知道速度随时间变化的规律，必须知道物体在一系列不同时刻的速度，这一节我们研究小车在重物牵引下的运动，看看小车的速度是怎样随时间变化的

学生观察图片

学生思考讨论

感受物体的运动

让学生了解要想知道速度随时间变化的规律，必须知道物体在一系列不同时刻的速度

讲授新课

实验：探究小车速度随时间变化的规律

一、实验目的

探究小车速度随时间变化的规律；练习使用打点计时器。

二、实验思路

参考答案：要探究一个物体的运动随时间变化的规律，必须知道物体在不同时刻的速度，直接测量瞬时速度是比较困难的，我们可以借助打点计时器先记录物体在不同时刻的位置，再通过对纸带的分析，计算得到相应时刻的瞬时速度。

三、设计实验

把一端带有滑轮的长铝板平放在实验桌上，铝板上放一个可以左右移动的小车，小车一端连接穿过打点计时器的纸带，另一端连接绕过滑轮系有槽码的细绳。小车在槽码的牵引下运动，通过研究纸带上的信息，就可以知道小车运动的速度是怎样随时间变化的。

1、实验器材：电磁式打点计时器，6v低压电源，复写纸，导线，一段带有滑轮的长木板，小车，细绳，钩码，刻度尺，坐标纸。

出示图片：小车在重物牵引下沿平板运动的实验装置

2、实验原理

以纸带上某点为中间时刻取一小段位移，用这段位移的平均速度表示这点的瞬时速度，再用描点法画出小车的v-t图象，图线的倾斜程度表示加速度的大小。

出示纸带

四、进行实验

1、实验步骤

①把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，打点计时器固定在长木板没有滑轮的一端，连接好电路.

②让小车一端连接穿过打点计时器的纸带，另一端连接绕过滑轮系有槽码的细绳，把小车停在靠近打点计时器的位置。

③先接通电源启动计时器，然后放开小车，让它拖着纸带运动,打点计时器在纸带上打下一行小点，打完一条纸带后立即关闭电源。

④增减所挂的槽码（或在小车上放置重物），更换纸带，再做两次实验。

注意事项

1.开始释放小车的时候，小车应该靠近打点计时器。

2.先通电，后释放小车。

3.打点完毕，马上关闭电源

4.钩码的质量要适中，不能质量太大，也不能质量太小。

5、实验时要注意保护小车及滑轮，要避免它们被碰坏或跌坏

五、数据记录

1、纸带计时起点的选择：选取点迹清晰的纸带，舍掉开头过于密集的点，从清楚的点开始，可选择相隔0.1 s（或更短）的若干计数点进行测量，依次标号为0、1、2、3、4、5…….测量各计数点到0点的距离x

图中相隔0.08s为一个计数点

2、计数点瞬时速度的求法

例题：如下图所示求纸带经过计数点2时的瞬时速度。

参考答案

用计算较准确的平均速度来代替某点的瞬时速度。   

针对练习

练习：如图所示为某次实验得到的一条纸带,从O开始每5个点取一个测量点,分别为A、B、C、D、E、F,各点间距如图所示。

根据_______(填公式)计算各点的瞬时速度,可得vA=_______m/s,   vB=_______m/s,

vC=_______m/s, vD=_______m/s,   vE=_______m/s。

答案v=Δx/Δt　0.161　0.239　0.320　0.401　0.479

探究小车速度随时间变化的规律视频

。

教师出示ppt参考答案

六、数据分析

1、以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系。

2、根据表1中的v、 t 数据，在坐标系中描点作出v-t 图像,

3、通过观察、思考，找出这些点的分布规律。

4、让尽可能多的点处在直线上，不在直线上的点应对称地分布在直线两侧。

根据实验中数据画出的v-t图象求出小车运动的加速度 。

结论：小车的速度随时间的增加而均匀增加。

用计算机绘制 v-t 图像

借助常用的数表软件，可以迅速、准确地根据表中的数据作出 v-t 图像，甚至能够写出图像所代表的公式。

同学们阅读课文试一试用计算机绘制 v-t 图像。

某一列的单元格中依次输入测量时间，在相邻的一列输入对应的速度值按照“插入”中的“图表”的提示就能一步步地得到所画的图像。

如图为计算机画出的图像

课堂练习

1、【2017•河南郸城一中高一月考】电火花计时器的电源应是________电源，通常的工作电压为________V ，实验室使用我国民用电时，每隔________s时间打一次点。

【答案】交流；220 V；0.02

2、【2017•西安市高一期中考试】使用打点计时器来分析物体运动情况的实验中，有以下基本步骤：

 A.松开纸带让物体带着纸带运动

 B.穿好纸带

 C.把打点计时器固定好

 D.接通电源，进行打点

 以上步骤中正确的顺序是______________

【答案】CBDA

3、关于“探究小车速度随时间变化的规律”的实验操作,下列

说法错误的是 (　　)

 A. 长木板不能侧向倾斜,但可以一端高一端低            

 B. 在释放小车前,小车应紧靠在打点计时器上            

 C. 先接通电源,待打点计时器开始打点后再释放小车            

 D. 要在小车到达定滑轮前使小车停止运动            

【答案】B

4、 在利用打点计时器探究匀变速直线运动的规律时得到如图所示的一条纸带,在用下列测量数据求4计数点的瞬时速度时,下列说法正确的是(　　)

A. 利用3,5两点的平均速度计算,接近4计数点的瞬时速度            

 B. 利用2,5两点的平均速度计算,接近4计数点的瞬时速度            

 C. 利用1,6两点的平均速度计算,接近4计数点的瞬时速度            

 D. 利用0,6两点的平均速度计算,接近4计数点的瞬时速度            

【答案】A

拓展提高

1、某同学在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中，所得纸带点间距过密，若利用该纸带分析小车运动情况，下列做法可行的是(    )

 A. 每隔9个点取一计数点，计数点时间间隔为"0.2 s"             

 B. 每隔2个点取一个计数点，计数点时间间隔为"0.4 s"             

 C. 只研究纸带后端几个间距较大的点所在区域            

 D. 只研究纸带前端几个较密的点所在区域            

【答案】A

2、打点计时器使用交流电源的频率为50 Hz，在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中，若交流电的频率变小了而未被发现，则测得小车的速度值与真实值比较将(    )

A. 偏大             B. 偏小             C. 无影响             D. 无法判断            

【答案】A

学生说说实验目的

学生总结实验思路

让学生自己设计好实验，并口头阐述相关实验器材及原理

学生总结实验步骤，并找学生补充完善

记忆理解实验中注意事项

掌握对纸带的处理方法

求纸带经过计数点2时的瞬时速度。

学生练习

学生观看实验视频把数据填入自己设计的表格中计算各计数点的瞬时速度，填入表1中标有

“v 1 ”的一行，计算增减槽码后两次实验的速度，分别填入表1中标有“v2 ”和“v3 ”的两行内。

根据自己的数据画出v -t图像，并根据图像求出加速度

学生练习

引导学生明确本实验的实验目的。

为实验做铺垫

让学生对实验理论以及器材不能死记硬背要理解

引导学生能按正确的实验步骤完成实验。

对本实验有进一步理解

引导学生采取合适的方法来处理实验数据

掌握用计算较准确的平均速度来代替某点的瞬时速度的方法

巩固求瞬时速度的方法为下面实验数据的处理打好基础

锻炼学生处理数据分析数据的能力以及计算能力

让学生学会自己处理数据的方法

巩固本节知识

课堂小结

1、注意事项：开始释放小车的时候，小车应该靠近打点计时器。先通电，后释放小车。

2、计数点瞬时速度的求法

以纸带上某点为中间时刻取一小段位移，用这段位移的平均速度表示这点的瞬时速度。

3、v-t图像做法：通过观察、思考，找出这些点的分布规律，让尽可能多的点处在直线上，不在直线上的点应对称地分布在直线两侧。

梳理自己本节所学知识进行交流

根据学生表述，查漏补缺，并有针对性地进行讲解补充。

板书

一、实验目的

探究小车速度随时间变化的规律

二、实验思路

三、设计实验

1、实验器材

2、实验原理

以纸带上某点为中间时刻取一小段位移，用这段位移的平均速度

表示这点的瞬时速度，再用描点法画出小车的v-t图象，图线的倾斜程度表示加速度的大小。

四、进行实验

五、数据记录

六、数据分析

通过观察、思考，找出这些点的分布规律，让尽可能多的点处在直线上，不在直线上的点应对称地分布在直线两侧。