学生实验优秀获奖教案

2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律

会宫中学

王大军

三维目标：

一、知识与技能

1、熟练使用打点计时器，能用打点计时器记录小车的运动；学习运用已学知识处理纸带，求各点的瞬时速度。

2、会用表格法记录、处理数据，学习用v－t图像处理数据的技能，学习v-t图像能形象直观的展现规律、分析归纳得出物理规律的技能。

3、体会实验在发现自然规律中的作用，体会数学在研究物理问题中的重要性，体验探究运动规律的方法。

4、认识实验在研究物体运动规律的重要性、在物理学的地位和作用。

二、过程与方法

1、通过实验探究过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法研究小车速度随时间的变化规律。

2、认识实验和数学工具在物理学发展过程中的重要作用，学习v-t图像能形象直观的展现规律的方法。

3、能通过实验的探究过程，培养学生的交流、合作能力，能通过打点计时器、纸带获取数据，能用v-t图像自主处理实验数据、分析归纳得出物理规律。

三、情感态度与价值观

1、通过实验探究过程，领略物体运动的奇妙，发展对科学的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥秘，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。

2、通过纸带的处理方法、实验数据的图像展现，培养学生尊重第一手数据、实事求是的科学态度和精神。

3、通过实验研究过程，培养主动与他人合作、交流的精神和团队精神。

4、经历探究过程，体会生活、科技中的物理，培养把物理应用到社会生活中的意识

教学重、难点：

1、通过实验获得小车不同时刻的速度，用v-t图像处理数据。

2、用v-t图像探究小车速度随时间的变化规律。

教学过程：

情景引入(观看视频) 我们通过第一章《运动的描述》的学习，知道一切物体都在不停的运动，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？

问题：以小车为例，如何探究小车速度随时间变化的规律？如何知道小车在不同时刻的速度？用什么仪器测量？ 我们可以借助打点计时器先记录小车在不同时刻的位置，再通过对纸带的分析、计算得到各个时刻的瞬时速度。

【回顾与复习】

问题一：打点计时器结构如何，工作原理，作用。

【进行实验】

一、实验目的：

探究小车在重物牵引下的运动，研究小车速度随时间的变化规律。

问题二：用打点计时器测小车的速度所需哪些实验器材、探究实验步骤？

二、实验器材: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

三、实验方案设计：

让学生自己设计好实验，并讨论阐述相关实验器材及步骤。

四、实验过程：

参考步骤：（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，连接好交流电路。

（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。

（3）改变钩码的数目，重复实验，多打几条纸带。

问题三：本实验特别要注意哪些事项？

1．开始释放小车小车应靠近打点计时器。

2.先接通交流电源待打点计时器打点稳定后，后再释放纸带，打点结束后立即关闭电源。

3.在小车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。

4.钩码要适当，避免加速度过大或过小，误差较大。

学生分组动手实验。

五、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；若纸带上点与点之间的距离较小，可取多个间隔（例如5个）为一个计数间隔时间（间隔是0.1s），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求出计数点的瞬时速度（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）；测量各个计数点之间的距离应注意估读和单位。

问题六：如何处理计算出来的数据？

１．列表法：

计数点序号

计数点对应的时刻（s）

通过计数点的速度（m／s）

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连线：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，用直线连线，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为什么要用直线连线？

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 0.10

2 0.20

3 0.30

4 0.40

5 0.50

6 0.60

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）

六、实验结论：

小车的速度随时间均匀增加，小车做匀加速直线运动。

七、误差分析：

思考讨论：本实验中哪些地方会产生误差？

（打点计时器打点误差；刻度尺测量误差；速度时间图像描点误差，连线误差）

【小结】 这节课我们通过实验探究了小车在重物牵引下的运动，研究小车速度随时间的变化规律，同学们经历了思考讨论、设计实验、探究实验、最后得出结论，提高了科学探究的能力。在探究过程中，涉及到了实验的设计、操作以及作图像的方法、原则，很好地提高了大家各个方面的能力，同时又为后面学习这种匀变速运动打下了基础。任何实验方案都有不完善的地方，都有误差，需要我们不断探究新方法，尽可能使实验方案更加合理，爱因斯坦说过：“一切的创造都是从想象开始，因为想象力比有限的知识更重要。”希望同学们通过刻苦的学习，不断提高想象力，提高创新能力，勇于科学探究，不断攀登科学高峰，为科学进步做出自己的贡献。

【布置作业】

教材第36页“问题与练习”第3题(设计目的:加强速度时间图像训练) 第4题（设计目的:描绘两个不同加速度运动过程速度时间图像）．

【板书设计】

2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律

实验原理 求速度、速度时间图像研究物体运动

设计实验方案

进行实验

处理数据

小车在重物作用下拖动纸带运动，打点计时器在纸带上打点

用平均速度求出瞬时速度的方法得到各计数点的瞬时速度

作图象

描点连线作图后，得到的图象是一条倾斜的直线