人教版必修一 2.1实验：探究小车速度随时间的变化规律 教案.docx

§2.1试验：探究小车速度随时间的改变规律一、教学目标：学问与技能1 .依据相关试登器材，设计试验并娴熟操作.2 .会运用己学学问处理纸带，求各点瞬时速度.3 .会用表格法处理数据，并合理猜想.4 .巧用1.t图/处理数据,视察规律.5 .骂改画图型的一般方法，并能用简洁语言进行阐述.过程与方法1 .初步学习依据试的要求设计试脸,完成某种规律的探究方法.2 .对打出的纸带.会用近似的方法得出各点的瞬时速度.3 .初步学会依据试验数据诳行排测、探究、发觉规律的探究方法.4 .相识数学化率为简的工具作用，直观地运用物理图象呈现规律，验证规律.5 .通过试验探究过程，迸一步娴熟打点计时器的应用，体粉螭时速度的求解方法.情M法与饼值以I.通过对小车运动的设计，培育学生主动主动思索同施的习惯，井熬煤其刷索的全面性、粕确性与遗辑性.2,通过对纸带的处理、试脸数据的图象我现，培方学生实事求是的科学看法,能使学生敏捷地运用科学方法来探讨何起、解决何跑、提高创新意识.3 .在对试聆数据的揣测过程中，提高学生合作探窕实力.4 .在对现象规律的语言用述中，提高了学生的语言表达实力，还体现了各学科之间的系,可引申到各事物间的关联性，使自己融入社会.5 .通过经验试验探究过程,体脸运动规律探究的方法.二、教学重点、难点教学重点：1 .图象法探讨速度随时间改变的规律.2 .而运动的速度随时间改变规律的探究教学魔点：1 .存点瞬时速度的计算.2 .对试验数据的处理、规律的探究.教学活动Iw导入）（课件展示）下列谱吉表述中提及的运动情景.师：物体的运动通常是比较困难的.放眼所见，物体的运动规律各不相同.在生活中，人们跳远助跑、水中游戏、驾车行驶、高山滑雪：在自然界里，雨点下落、离子呦翔、稻豹捕食,蜗牛爬行、蚂蚊搬家这些运动中都行速度的改变.物体的速度改变存在规律吗?怎样探究困难运动臣含的规律呢？要妞探究一个物体随时间改变的规律，必需知道物体在一系列不同时刻的速收-I-府测成朝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理再通过对纸带的分析、计算得到各个时刻的瞬时速度.H*教学I一、进行试舱I探讨与沟通I进行试验曲,让学生先回顾上一条是怎样运用打点计时器的探讨后回答.生1：把打点计时器固定好，装好纸帘.开启电源,手水平地拉动纸带，纸带上就会打出一行小点.生2：不.老师.他忘了刚好关闭电源.师：对.千万别忘了刚好关闭电源.这样做的好处是什么?为什么要这样做？生3：为了节约电能，因为国冢电力能源惊慌.生4：不，因为打点计时器是按间欺工作设计的，所以长期工作可能会因线圈发热而损坏.这样做是为了爱护打点计时甥.师：好,大家依据以前的阅历.阅读课本第34页“进行试验”标牌下的两段文字后分组进行探讨试验方案.让学生自己设计好试3,并口头IN述相关试验用材及步.生，试验中须要的国材应当有，附有滑轮的长木板，小车，带小物的IH线，曾码，打点计时I1.抵帝，刻度尺，学生电源，导线等.生：我们是在拘码的率引下让小车运动的，为了探讨小车的速度1»时间改变的煽律，3HHB打点计时Q固定在长木板上.让小车推动抵带运动，然后我们再探忖所打纸带上的点,从而得出小车的运动状况.生，为了得到打点清楚、较好的纸帚，我们最好是多打几条纸帚.生：我们分别选两个、三个、四个构码来率引小车，小车的运动快慢状况，速度的改变状况.老师刚好评价学生的探讨结果，适时指出不当之处，确定学生的创新和正确的地方.老帅课件投影参考试验过程.投影展示的内容试脸过程参考提示：1 .把一阑附有滑轮的长木板平放在试验桌上,并使滑轮伸出桌面.把打点计时器固定在长木板上远忘谕轮的一端，连接好电路.2 .把一条细细拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，后电电源.然后放开小车，让小车拖着纸带运动，打完一条后马上关闭电源.3 .换上新纸带，重发操作三次.引导学生娴熟地搓好器材,进行合埋、梢确的操作，得到一条点边消她的纸带.学生进行试缝，老师巡回指导，引导学生“三思而后行“，曲懑试验逻辑性、合理性及其相关留意事项，而且确保精确，井巡察全场，对出现的问趣予以刚好订正,怖助实力较弱的小纲实现试验.学生进行试验操作,留意把试验过程和已学过的“练习运用打点计时”相对比刚好提出问题.点评：(1)在动手操作之前，可以让学生先在头脑中试验，提前思索试裟依次和留意方«：保证操作的顺当进行.(2)和已学试验进行对比使学生很好地应用了比技法,且有助于加深记忆.(3)时学生出现的问题.可拿出来让全班同学参加解决，比如：“有的同学先松手,再开打点计时器电源；有的同学则反之.加种好?为什么？”这样让学生参加探讨，调动学生思索的主动性和主动性.二、处理数据师：我们通过打点计时器解到了若干条纸带.果集了第一手资料，面对打空的纸带如何探讨小车的运动呢?接下来我们乘集数据，处理数据.学生探讨怎样选择纸带，如何测量数据，如何设计表格,填写数据.I课堂沟通I生1：要选择一条最清楚的纸带.生2：起先的几个点不清楚，该怎么测啊！生3：我建议合去这几个点簿了.生4：对*J计时起点是人为选取的.我们可以找一清楚的点起先当作计时的起点.老师刚好评论学生的探讨,确定学生的成果.师：我们可以选一个清他的点作为计时的起点.还可以选和计数点，建议你们在前次前年五个点诰一个计数点.学生实时测量，老师巡回指导,指出学生中出现的问题.师：大家在测届时，我建议你们在选好计时起点后，测以以后的各个计数点与这个计时起点的距离.大家想想,这样做,有什么好处？生：我们是旬两个计数点间就测盘一个数据.这不是一样吗？师：我说的就是你这种做法是合适的.大家就此探讨.生：他这样做是每次都要撼动刻度尺，测出每两个点间的距漓,而我的做法与老师您说的一样，我感觉这样能削M测做误差.学生测量数据，记录结果.老师引导学生学会计算各点解附速度的方法和表格处理方法.师：大家想把怎样计算计数点的瞬时速度.生；测M包含某个所探讨的点在内的一段时间内的位移Ax,同时找出对应的时间【，依据v=AxAt算出该点旁边的平均速度，把它当作计时器打下这个点时的IW时速度.生：我们这个小组是选了相邻三个计数点间的间隔为探讨对象,依据测出结果算出这两个。.Is内的距离ZSx,把V=AvAt饵出的平均速度近似当作这三个点中的中间点的瞬时速度.帅：大家可以参考按他说的做.这在近似计算来看,还是个很好的方法.学生圆出各个计数点的瞬时速度，井填入自己设计的表格中.老师深件投影参考提示：投影展示的内容（接上次投影中的三条）参考提示；4 .选界所打纸带中清殖的一条，合掉开头一些过于密集的点，找一个适当的点当作计时起点.5 .选算相隔。.1s,却中间空四个点的时间间隔的若干计数点进行MI猫，把如填入表格.6 .计算各点的时速度，填入自己设计的表格中，可本第34页表格.三.作出速度一时间留垂师：有了原始数据,确定运动规律的最好方法是作速度一时间图以，这样具体的运动规律才能更直观地显现出来.I探讨与沟通I学生回顾I二一章中描画手拉纸带的速度一时间图鲍的情景.探讨如何在本次试验中描点、连线.生；以时间I为横轴、速度丫为侬轴，建立坐标系，把刚才所填表格中的各点在速度一时间坐标系中描出，师：要留意选择合适的标度陷)!否则作后存存你的图与别人的有什么不同?(要使图象尽展分布在坐标平面的大部分面枳)师：请同学们留意视察和思索你所描画的这些点的分布规律.生I：我看描出的这也点都大致落在一条直线上。生2：我们的也是.师：我们是用折税连呢,还是怎样连？生：不能用折戏连，速度的实际改变应当是比较平滑的，所以，要用一条平滑的曲战来“拟合”这些点,这样曲线反映的规律应当与实际状况更接近.在连线时,还要留意使连线两侧的点数大致相同.学生连线，老师指导，曲时回答学生可能提出的何超.生：我们这儿出现了有一个点明显偏离绝大部分点所在的宜践.JE该怎么办呢？师：这个问卷很典型，大家对此进行一下探讨.生：也许是那一瞬时小车的速度瞬时突变了.生：我看小车的运动快慢还是比较匀称的，那点的速度值可能是测玳或计分出了同题.师：假如一旦出现明显信国较大的点,我们可以认为是测罐误差过大、测室中出现偏差所造成的.可以招这个点视为无效点.生：那这个点我们就可以擦去不用了.师：不是的，这个点我们要仍旧保留在坐标纸上，因为我们要敬虫欢验'K实，这终归是我们的第一手资料，是原始数据.Z师在与学生沟通的过程中体现科学探究妾敬羽试5金事实的产漫科学看法.展示问璃：怎样依据所画的速度一时间图象求加速度？生h从所Si的图象中取两个点，找到它们的纵横坐标S,V1.b(t2.v2).然后代人ja=vt=(v2-v1.)/(t2-t)生2:我的在我这两个点的时候还可以充分利用已测的数据、已描画的点的坐标，干脆代入公式就行了.酊：上面两位同学的探讨，是大家很简洁犯的拙误,请大家想想看,假如我们仍贪图便利还收已测得的表格中的数据点来求加速度,那么我们就没必要作图1.干脆从表格中找两个数据代人公式算不就行了吗?或者我们也根本不须要刈那么多的数据,只测俄两组数就切了.这样就失去了作图的意义.酊：我们求加速度的方法有两个，一个是公式法，可以干脆用两如数据代入公式；另一个就是我的今日的图象法.师：我们可以随意选两个间隔较远的点，找出它们的坐标值(留意这两个点不能是我们表格中已测得的点).然后再把的它的的坐标值代人到公式a=4v41.=<v2-v1.)/(t2-t)中，求出加速度，就能更具体地知道物体的运动状况.学生依据老师指导求出小车运动的加速度，用自己的语方描述小车的运动速度看时间改变的痛律.生h小车速度看时间I1.mI大.生2,相同时间星，速度增量相同.生3,速度JK时间成正比.生4；小车做初速度为零的匀加速直线运动，加速度大小是2.1m/Q.师：同学们的描述都是不错的，有的定性说明，有的定价表述.总之，小车的运动速度随新时间的改变在匀称地增大,我们可以用图象法定量求出它的加速度.点酒这里答案不唯一,应急助学生大怛表达.对正.礁的地方衣扬,小合适泊地方内用导、订正,这样才能使学生加深印象,珞育也好的思维习惯,提岛创新意识,开端思维.【实践与拓展展示问题：汽车沿平H的马路行驶，小明坐在汽车驾监员旁,凝视衣速度计，并登记间隔相等的各时刻的速度值.如下表所示.师：从表中数据得到汽车在各段时间内的运动特点：在。-15S内，汽车的速度在改变.姆5s速强增大kmh；在15-30S内汽车速度不变，速度大小为kmZh；在3545s内汽车速度在改变,每5s速度域小km/h.生：IOkm/h:5()km/h：15km/h.师：请你依据上表中的数出;，在下边的坐标系中标出对应的点，并用平滑的现连接各点，你得到了什么图形？生：如图212所示.帅：假如认为在015s内速发的改变是匀称的,你能在图象中找出汽车在7.5s时的速度值吗？生；能,为35km/h.I课堂沟通I师：下向我用计算也绘制速度一时间图象演示给大家看,大家有机会可以到微机室或家中电脑前亲自体验一下哟！觇察计算机作图，了解计獴机作图的优星性.老师用EXtd软件演示作V-I图.学生仔细视察、体会并和手工作图加以对比,争取课下独立完成.演示过程与方法：打开EXCC1.工作簿可以看到行和列，行号用1、2、3我示：列号用A、B,C表示.将自变及时间的数值从某一单元格起先输入，在同一列中将其他时间值一一输入.在相邻的右例一列中将速度值一一输入，粉总速度值要与时间值相而应,也可以在同一行中依次黔入时间和速度.下一行中再次输入其次组时间和速度,直至全部怆入完毕.用的标选中这些数据.再用以标左键单击“图表向导”按钮，出现“图去类型”f0.选“微点图”，选“确定”按钮,弹出“图表标题输入柩“，输入相应的字符后选“下一步”按钮，直到“完成出现由点组成的图表,用取标右犍单击绘图区中任何一个数据点,出现下拉式菜总,选“添加趋势线”,弹出“添加趋势线”窗口,选择“线性”趋势：打开该窗口的“选项二对其中“显示公式”左侧的小方格用鼠标左键单击出现"J”号后，按“确定”.则图表框中出现,条直线.这就是经过计算机做最佳“拟合”后的.一图象，并显示出一个.表明该图象的函数式.点评：学生每人一机.可能有的学校条件不具备,但老师用机基本能实现.因此这儿作一演示，有计IZ机的学生课下可自行完成，对微机学习也是一个促进，没有条件的学生也可以增加路观相识，问时还能提高学生的双好，增加学生学习的主动性.课堂训练出示题目1：在探究小车速度随时间改变规律的试验中.徨到一条记录小车运动状况的纸带，如图213所示.图中A、B、C、D.E为相邻的计数点,相邻计数点的时间间隔为T=OjS.(I)依据纸带上的数据，计算B、CxD各点的速度,塔人衣中.(2)在坐标纸上作出小车的1.t图象.解析：由纸带标明的数刖可以计算的造相邻两位置之间的位移，然后来纸带上各点的速度和加速度.(1)由纸带的标注可以求出Xab=7.5CmXbc=Xac-XAB=276cm一7.5cm=20.IcmXa)=XM)-Xc=6O3cm-27.6cm=32.7cmXdc=Xae-Xad=105.6Cmi60.3cm=45.3cm匀变速宜线运动勒体在一段时间内的平均速吱等于该时间某时刻的瞬时速吱，所以vb=vac2T=(27.6×IO,1)/(2XO.1)ins=1.38m/svc=vb2T=(52.8×W*)2×0.1.)ms=2.64m/sVD=VC1.2T=(78.0X10't)/(2×0.1)ms=3.90m/S分别靖入表中对应位置即可(2)在图象上取合适的单位严格描点.这些点大致分布在一条直线上，不能位于出线上的点要尽6对称分布于直线两侧，得到小车的m图象.图象略.点评：本题中要计算A、正两点的瞬时速度须要用到A点前和正点后的某段距离，也可在学完速度一时间公式后再来完成,本课中可不必刻意追求数据的完整.出示题”2：在探讨匀变速宜线运动的试臆中,算出小车经过各计数点瞬时速度如下表所示：为了计算加速度,最合理的方法是()A.依据随意两计数点的速度用公式。徵出加速度B.依据试验数据Ai出VT图.出其角，由公式a=tana求出加速度C,依据试验数据图出vt图，由图线上相距较远的两点所对应的速度、时间，用公式a=vt算出加速度D依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度答案：C解析：方法A偶然误差较大.方法D事实上也仅由始末两个速度确定.偶然误差也比较大，只彳i利用试验数据画出对应的v图，才可充分利用各次测域数据，减小偶然误差.由于在物理图象中两坐标轴的分度大小往往是不相等的，依据同一组数据，可以画出便角不同的很多图线,方法B是情误的.正确的方法是依据图线找出不同时刻所对应的速度(ft,然后利用公式a=Ziv"t算出加速度,即方法C.出示题目3；某试验小组用打点计时器探究小车运动状况，用打点计时涔记录小车运动的时间，计时器所用电源的频率为50H2,图214所示是与小车相连的纸带上记录的一些点.在每相邻的两点之间都有四个点未同出.用米尺珏出A点即禹B、C.1)、正各点的长度如图上标度.该小组同学在老肺的帮助下，设法算出了A、B、C、D,正各点的瞬时速度分别为(单位：ms)s0.53、0.88、1.23、I.58、1.93.(学完下一章自己就能算出)建立恰当的坐标系，在出角眼标系中描点，视察各数据点并思索怎样用一条城段将各点联系起来,并作出这个图叙.图税延长线与纵轴相交，交点的物理意义是什么?从图象可知，这是旬变速直线运动吗?说H1.缘由.若是，层求出加速度.解答；(1)图象如图215所示，说明：作图象时,要让尽可能多的点落在巴战上，不在比线上的点尽可能分居在直线的两侧.相当于数据处理中的平均值,是减小误差的种最简洁的方法，也是较科学的一种方法.(2)图践延长雄与纵轴的交点表示的是该运动的初速度，即0.53ms.图象中的速度一时间图线是一条内线，且向上慎斜，故这是匀加速直战运动，其斜率为其加速度，即a=3.50ms2.方向与初速度方向相同.【小的本节课我们主要是运用探究式学习的方式用打点计时器来测量小车的速度随时间改变的规律.重点是时重物牵引下小乍的运动进行探究，在探究过程中,涉及到了试脸的设计、操作以及作图象的方法、俅则,很好地提高了大家各方面的实力同时又为后面学习这种匀变速运动打下了基础.I谭外调修11.用打点计时器拉动通过计时器的纸带来分析物体运动速度和加速度的试验中，可以分析的运动应当是()A.速度恒为正值.加速度亦为正值的运动B.速度恒为负值，加速度亦为负值的运动C.速度H1.正曲变负优,加速度为负值的运动D.速度由负低变正值,加速度为正值的运动2.如图216所示是果纳每秒闪光IO次拍袋的小球在水平面上运动的频闪照片，照片中好两个相邻的小球的影像间隔的时间是01s,这样便记录了小球运动的时间.而小球运动的位移则可以用刻度尺测出.试依据图中信里作出小球的V-I图象.