学生实验ppt课件教学实录

§2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律

教材分析：

本节实验为探究实验，目的是让学生通过研究小车在重物牵引下的速度随时间的变化的规律，经历科学探究的活动，学会实验数据的处理方法。

教学目标：

1、

通过小车在钩码牵引下运动的实验探究，进一步掌握打点计时器的使用方法和利用打点计时器研究物体运动的方法。

2、

会计算各个计数点的速度。

3 、设计表格填入实验数据，并能在坐标纸上画出v-t图象。

教学重难点：

1、探究物体的速度随时间变化规律。

2、纸带上各点瞬时速度的计算。

3、纸带实验数据的处理办法。

实验器材：

带有定滑轮的长木板、小车、带有小钩的细线、钩码若干、打点计时器、纸带、坐标纸，刻度尺、学生电源、导线若干、夹子。

实验过程：

1、器材安装

：学生讨论如何安装，有一个学生代表回答，老师补充总结。学生动手操作。

（1）把带有滑轮的长木板平放在实验桌上。

（2）把打点计时器固定在长木板的一端并连接好电源，将纸带穿过打点计时器限位孔（从复写纸下面穿过）。

（3）将小车靠近打点计时器放在长木板上，把纸带的一端固定在小车后端。

（4）将细绳绕过定滑轮，细绳的一端连在小车的前面，另一端挂上适当的钩码。

2、数据采集

：

（1）先启动打点计时器，然后放开小车（注意顺序），让小车拖着纸带运动，打点计时器在纸带上打下一行小点。随后立即关闭电源。

（2）取下纸带，换上新纸带，每组测量三次。

（3）在三条纸带中选择点迹清晰、没有漏点的一条进行数据处理。

3、数据处理

：老师点拨，学生分组操作。

（1）如图所示舍掉纸带开头一些过于密集的点迹，找一个适当的点做为计时起点，并记为0点。

x5

x3

x2

x4

x1

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●●●

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3 4 1 2 0 5

（2）从起点开始，每隔4个点取一个计数点，分别记为1、2、3、4、5点。

思考：相邻两个计数点间的时间间隔为多少秒？

- 1 -

（3）用直尺分别测量各个计数点间的距离，填入下表。

思考：通过观察、思考，看看相邻的两个计数点间的距离有什么规律？

（点拔：相邻的距离之差是一个定值。这是匀变速直线运动一个很重要的特点，也是判断一个直线运动是不是匀变速直线运动的一个依据。）

（4）根据相邻的两个计数点间的距离分别测量中间的计数点1、2、3、4的瞬时速度，把各个计数点的瞬时速度填入下表。

求计数点瞬时速度的计算方法：各计数点的瞬时速度是用计数点内的平均速度来代替：

s01s12s12s23v1=2T v2=2T

思考：你能不能根据相邻两个数点间的距离的规律计算起点0点和最后一个计数点5点的瞬时速度？把这两个计数点的瞬时速度也填入下表。

（点拔：假设0点前面还有一个计数点0’点，让0点作为0’点和1点的时间中点。

同理假设5点后面还有一个计数点6点，让5点作为4点和6点的时间中点。

测量出0’点到0点间的距离、5点到6点间的距离，即可计算起点0点和最后一个

计数点5点的瞬时速度。）

计数点序号

计数点对应的时刻（s）

各计数点间的距离

通过各计数点的速度（cm／s）

参考表格一：

计数点编号

时间t(s)

相邻两计数点间

距离s(m)

对应计数点速度m/s

参考表格二：

计数点编号

时间t(s)

各计数点到0的距离s(m)

相邻计数点的距离S(m)

各计数点速度(m/s)

0

0

1

0.1

2

0.2

3

0.3

4

0.4

5

0.5

6

0.6

0

0

1

0.1

S01

2

0.2

S12

3

0.3

S23

4

0.4

S34

5

0.5

S45

6

0.6

S56

1 0.10

2

3

4 0.40

5

6 0.60

S01

v1=

S12

v2=

S23

v3=

S34

v4=

S45

v5=

S56

（5）以速度v为纵轴，时间t为横轴建立直角坐标系。根据表中的v、t数据，选择适当的坐标单位在坐标系中描点。

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思考：1、该图像过坐标原点吗？为什么？

2、根据小车的v-t图象，探究小车速度随时间变化满足什么规律？

（点拔：小车的v-t图象是一条直线，说明小车在任意相等的时间内速度的变化都相同，即小车的加速度不变。）

［例1］

在研究匀变速直线运动的实验中，算出小车经过各计数点瞬时速度如下

1 2 3 4 5 6 计数点序号

计数点对应的时刻（s）

通过计数点的速度（cm／s）

0.10 44.0 0.20 62.0 0.30 81.0 0.40 100.0 0.50 110.0 0.60 168.0 为了计算加速度，合理的方法是（

）

A．根据任意两计数点的速度用公式av/t算出加速度

B．根据实验数据画出v－t图，量出其倾角，由公式a = tg求出加速度

C．根据实验数据画出v－t图，由图线上相距较远的两点所对应的速度、时间，用

公式av/t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

分析：方法A偶然误差较大。方法D实际上也仅由始末两个速度决定，偶然误差也比较大，只有利用实验数据画出对应的v－t图，才可充分利用各次测量数据，减少偶然误差。由于在物理图象中，两坐标轴的分度大小往往是不相等的，根据同一组数据，可以画出倾角不同的许多图线，方法B是错误的。正确的方法是根据图线找出不同时刻所对应的速度值，然后利用公式av/t算出加速度，即方法

C。

答案C

［例2］在研究匀变速直线运动的实验中，某同学操作以下实验步骤，其中错误或遗漏

的步骤有（遗漏步骤可编上序号G、H ……）

A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处放开纸带，再接通电源

B．将打点计时器固定在平板上，并接好电路

C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码

D．取下纸带

E．将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上做匀速运动

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F．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔

将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序。

解析：（1）问A中应先通电，再放纸带。（2）D中取下纸带前应先断开电源。

（3）补充步骤G：换上新纸带，重复三次。步骤顺序为：BFECADG

例3、为了计算加速度，最合理的方法是…………………………（ ）

A、根据任意两计数点的速度公式av/t算出加速度

B、根据实验数据画出v—t图，量出其倾角，由公式atan求出加速度

C、根据实验数据画出v—t图，由图线上相距较远的两点对应的速度、时间，由公式atan求出加速度

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

例4、一辆汽车关闭发动机后，以一定的初速度86km/h冲上一段倾斜的长直公路，每隔5s读取一次汽车速度表的示数，记录如下切做了响应的单位换算：

时间t/s 速度v/（km/h）

速度v/（m/s）

0 86 23.4 5 81 22.5 10 76 21.1 15 70 19.4 20 65 18.1 25 59 16.4 30 54 15.0 由以上数据用描点法作出汽车速度与时间关系的图线。

【练习反馈】

1、在探究小车速度随时间变化规律的实验中，下列哪些器材是本实验必须的？＿＿＿

①打点计时器

②天平

③低压直流电源

④细绳

⑤纸带

⑥小车

⑦钩码

⑧秒表

⑨一端有滑轮的长木板

（

①

④

⑤

⑥

⑦

⑨

）达到实验目的还需器材是：（低压交流电源

刻度尺）

2、在实验“探究小车速度随时间变化的规律”中，我们采用的正确方法是：( A D ) A 舍掉开头过于紧密的点，找一个适当的点当作计时起点。

B 、为了实验精确，选取纸带上第一个点作计时起点

C 、每相邻计数点的时间间隔只能取0.1s。

D 、每相邻计数点的时间间隔可视打点密度而定，可取0.02s 、0.04s 、…n×0.02s均可。

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