探究小车速度随时间变化的规律(教案)

实验 探究小车速度随时间变化的规律

教学内容：人教版物理必修1

第二章 匀变速直线运动的研究

1 实验：探究小车速度随时间变化的规律

P31--33

课型：规律课

教学目的和要求：

（1）根据相关实验器材，设计实验并熟练操作。

（2）会运用已学知识处理纸带，求各点瞬时速度。

（3）会运用表格法处理数据，并合理猜想。

（4）巧用v-t图像处理数据，观察规律。

教学重点和难点：

教学重点：

1.图像法研究速度随时间变化的规律

2.对运动的速度随时间变化规律的探究

教学难点：

1.会计算各点瞬时速度。

2.对实验数据的处理、规律的探究。

教学方法：实验探究法。

教具：学生电源、导线、打点计时器、小车、钩码、一端带有滑轮的长木板、带小钩的细线、纸带、刻度尺、坐标纸、实物投影仪

教学过程

在我们的生活中有跳远助跑、驾车、高山滑雪等运动，在自然界中有雨点下落、鸽子飞翔、蜗牛爬行等运动，在这些运动中都有速度的变化，且变化规律不尽相同，我们怎样才能知道速度随时间变化的规律呢？

如何探究一个物体速度随时间变化的规律？如何知道物体在不同时刻的速度？用什么仪器测？

【实验】

问题一：打点计时器结构如何？

问题二：用打点计时器测小车的速度所需哪些实验器材、实验步骤？ 步骤：（１）把一端附有滑轮的长木板平放（一高一低可否？）在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上远离滑轮的一端，连接好电路。（２）把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，先接通电源，然后放开小车，让小车拖着纸带运动，打完一条后立即关闭电源。

问题三：本实验特别要注意哪些事项？

１．固定打点计时器时应让限位孔处在长木板的中央位置。2．滑轮不能过高。3．应考虑复写纸与纸带的位置关系。4．钩码数量不能过多，长木板两端高低相差不能太大。5．小车应由紧靠打点计时器处开始释放，在撞击长木板末端前应让小车停止运动,防止小车从板上掉下来。6．先接通电源，后让纸带运动。

7．打点结束后立即关闭电源。

【处理数据】

问题四：怎样分析和选取纸带上的点？

开头过于密集的点舍掉，纸带的一段；若纸带上点与点之间的距离较小，可取多个间隔（可5）为一个计数间隔时间（间隔不再是0.02s）（但要看具体情况灵活选定）；原则上能取六、七个计数点为宜；给选取的点加标记。

问题五：如何计算出所取点的速度？

用求平均速度的方法来代替（用计算较准确的平均速度来代替），如何代替？（选择包括该点在内的一段位移（该点最好处在中间时刻位置）Δx，找出对应的时间Δt，用Δx／Δt作为该点的瞬时速度）；对于选取的两个端点的速度暂时不计算（误差较大）；测量各个计数点之间的距离应考虑估位、单位。

问题六：如何处理计算出来的数据？

１．列表法。（注意列表要求）

２．图象法：

①根据所得数据，选择合适的标度建立坐标系（让图象尽量分布在坐标系平面的大部分面积）。

②描点：观察和思考点的分布规律。

③拟合：从点的分布可以有很大把握地说这些点应该在一条直线上，用直线拟合，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。

思考：

①为什么要用直线拟合？

②若某个点明显偏离直线，可能是什么原因及怎样处理？

③从图上可以看出小车的速度随时间怎样变化？

问题七：如何根据速度—时间图象（ v—t图象）求小车的加速度和初速度？ ①取任意两组数据求出Δv和Δt，然后代入Δv／Δt求解。

②在v—t图象上取一段时间Δt（尽量取大一些），找出两个时刻对应的坐标值求出Δv，代入Δv／Δt求解。

哪一种方法更好？（画图时让不在直线上的点尽可能等量地分布在直线两侧，就是为了使偏大或偏小的误差尽可能地抵消，所以图象也是减小误差的一种手段，也就是说应该用图象上的点，而不是用实验所得到的数据）

纸带上零时刻的速度和末速度如何求？（根据图象来求，这样可以减小误差）

【计算机绘制v-t图象】

将实验所得数据在电脑的Excel文件中输入表格，利用其“图表向导”拟合v-t图象。