1、实验： 探究小车速度随时 间变化的规律 教材分析： 实验： 探究 小车 速度 随 时间变 化的 规律 是高 中 物理新 课程 （ 必 修 1）第 二 章第 一节 的内 容， 是探究物体运动规律的实 验基础。 本节内容在本章 中乃至整个高中物理中都 有重要地位，通过本节 的学习 探究，学生敲开了 研究物体运动规律的大门 ，让 学生进一步体验 科学 探究 过程 及提高科学实 验能力 。 学 习起点分析： 刚进入高一的学生，实验 动手能力，收集数据能力 ，如实记录数据的科学态 度，安全操作的意 识， 相 对较 弱。 探 究小 车 速度随 时间 变化 的规 律是 一个简 单的 却典 型的 实验 ， 学
2、生 要安 装实 验装 置， 锻炼动手能力 ；开始实验 要先启动打点计时器，然 后放开小车，是为了在纸 带上打出更多的点，便 于计算和选择；同一实验 重复操作三次，分别收集 各次操作中同一物理量的 数据，合理的选择出一 条最清 晰的 纸带 ，认 识到 了科学 收集 实验 数据 的重 要性。 教学目标： （一） 知识 与技 能 1. 根据 相关 实验 器材 ，设 计实验 并熟 练操 作。 2. 学会 运用 已学 知识 处理 纸带， 求各 点的 瞬时 速度 。 3. 会用 表格 法处 理数 据， 并合理 猜想 ，巧用 v t 图 像处理 数据 ，观 察规 律。 4. 掌握 画图 像的 一般 方法 ，
3、并能 用简 洁的 语言 进行 阐述。 （二） 过程 与方 法 1 进 一步 熟练 打点 计时 器 的使用 ，加 深学 习利 用纸 带求某 时刻 瞬时 速度 的方 法。 2 初 步学 习根 据实 验要 求 设计实 验， 完成 某种 规律 的探究 方法 ， 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 会根 据实 验数 据 进行猜 测、 探究 、发 现规 律的方 法 ， 认识 数学 化繁 为简的 工具 作用 ， 直观运 用物 理图 像展 现规 律，验 证规 律。 4. 通过 实验 探究 过程 ，进 一步熟 练打 点计 时器 的应 用，体 验瞬 时速 度的
4、求解 方法。 （三） 情感 态度 与价 值观 1 通 过对 小车 运动 的探究， 培养 学生 积极 主动 思考 问题的 习惯 ， 并 锻炼 思考 问题的 全面 性、 准 确性和 逻辑 性。 2 通 过纸 带的 处理 方法 、 实验数 据的 图像 展 现 ， 培 养学生 实事 求是 的科 学态 度， 能 使学 生灵 活 地 运用 科学 方法 来探 究、 解决问 题、 提高 创新 意识 。 3 在 对现 象规 律的 语言 阐 述中， 提高 学生 的语 言表 达能力 ， 还 体现 了各 个学 科之间 的联 系， 可 引申到 各事 物的 关联 性， 使自己 融入 社会 。通 过经 过实验 探索 过程
5、，体 验运 动规律 的探 索方 法。 教学重点： 1 图 像法 研究 速度 随时 间 变化的 规律 。 2 对 运动 物体 的速 度随 时 间变化 规律 的探 究。 教学难点： 1 各 点的 瞬时 速度 的计 算 。 2 对 实验 数据 的处 理、 物 理规律 的探 究。 教学资源： 学生电源、导线、打点计 时器、钩码、一端带有滑 轮的长木板、细线、纸 带 、刻度尺、坐标纸 等 教法与学法： 实 验探 究、 启发式 教学 教学建议： 在本节 内容 的教 学中 鉴于 学生原 有的 知识 和能 力状 态，对 科学 探究 的七 个 要素中的 创设 情景 ， 让学生 发现 问题 ，提 出问 题、猜 想
6、与 假设 、评 估。 这三个 要素 内容 没有 作要 求，而 是把 重点 放在 了 学生行 实验 与收 集数 据、 交流与 合作 这两 个科 学探 究要素 上， 而分 析与 论证 则放在 第二 节“ 匀变 速 直线运 动的 速度 随时 间变 化的关 系” 的教 学中 完成 。 教学环节设计： 结合教 材知 识内 容和 教学 目标， 本课 的教 学环 节及 时间分 配如 下： 提出问题 分组探 讨 新课引入 思维拓展 实验探 究 如何探究物体 速 度变 化规律 （5 分 钟） 根 据 现 有 实 验 器 材 设计 实验 （5 分 钟） 纸 带处 理、 计算 速度 （7 分钟 ） 分 组实 验、
7、合作 探究 （10 分 钟） 根 据 实 验 数 据 作 速 度 时 间- 图 像 （8 分钟） 通过实验初步 获 得 物 体 运 动 规律 （5 分钟 ） 总结归纳 深化研究 教学过程： 教学环 节 教学内容 师生活动 教学意图 一、新 课引入 （约5 分钟） 在前面 的学 习中 ， 我 们已 经 学习了 在实 验室 里如 何使 用打 点计时 器测 量计 算物 体的 速度， 今天 我们 要用 打点 计 时器研 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 。 1.小车 在重 物牵 引下 运动 ， 如何确 定小 车的 速度 随时 间变 化的规 律？ 2
8、.结合 上一 章所 学请 想一 想， 中 学阶 段在 实验 室中 可 通过 怎样的 工具 和方 法测 定和 分析速 度变 化规 律？ 结论： 利用vn=(xn+xn+1)/2T 求解瞬 时速 度， 做 v-t 图 像并 分析运 动规 律。 老师 提 问， 学生 思 考、 探讨 回 答。 提出问 题、 猜 想 与 假 设。 复 习 所 学 知识 ， 为 接 下 来 的 实 验 探 究 做 准备 ， 引 入 新课。 二、新 课教学 一、实验前准备 师： 下 面我给 出这 节课 做 实验所 需要 的实 验器 材： 学生 电源、 打点 计时 器、 小车 、一端 带有 滑轮 的长 木板 、细线 、 纸带
9、 、 刻 度尺 、 坐 标纸 、 钩码 。 大 家想 想： 这些 仪 器在实 验教学环 节 教学内容 师生活动 教学意图 中 分 别 担 当 的 怎 样 的 角 色 ？ 该 如 何 组 合 使 用 这 些 仪 器 来 完 成今天 的实 验？ 师： 请各 小组 同学 相互 合 作写出 本节 实验 的设 计思 想、 实验步 骤和 操作 过程 。 学生活动： 让 某一 组学 生 代表口 头阐 述思 考结 果， 并让其 他 组的学 生指 出不 当之 处并 改正或 加以 补充 。 正确实验步骤： 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 ， 把 打点 计时 器
10、固 定在远 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 面挂 上合 适的钩码，放手后看小车能否在木板上平稳地加速滑 行， 然 后把 纸带 穿过 打点 计时器 ， 并 把纸 带的 另一 端固 定在小 车后 面。 3. 把小车 停在 靠近 打点 计时 器处， 先接 通电 源， 然后 释放 小车， 让小 车拖 着纸 带运 动， 打 点计 时器 就在 纸带 上打 下一列 小点 ，换 上纸 带， 重复实 验 3 次。 4. 增减所 挂的 钩码 ， 或 在小 车 上放置 重物 ， 再 做两 次实 验 ， 每次实 验 打3 条 纸带 。 师： 讨
11、 论进 行到 这儿 ， 相 信 大家对 实验 步骤 已经 了解 得 很清楚 了， 但这 里我 要提 醒一点 ： 千 万不 要认 为自 己已 经能够 很好 地完 成实 验了 ， 理论仅 仅是 指导 实验 的大 体 方向， 实际 操作 中我 们有 太多的 细节 要 注意。 比如 在实 验如何 注意 仪器 的安 全。 强调： 在分 组实 验前 我要 大家记 住： 为了 仪器 的安 全， 实验时 要防 止钩 码落 地和 小车与 滑轮 碰撞 ， 当 小车 到 达 滑轮前 及时 用手 按住 。 在教师的 引导下， 学 生分组合 作探讨设 计实验 。 科 学 探 究 中的制订 计 划 与 设 计实验 。 教
12、学环 节 教学内容 师生活动 教学意图 二、实验过程 分组实验 实验过程中老师巡视 时要 注意以下几点： 1. 开始释 放小 车时 ，小 车应 该靠近 打点 计时 器； 2. 先接通 电 源， 后 释放 纸带 。 打完 一条 纸带 后立 即断 开电 源； 3. 牵引小 车的 钩码 的个 数要 适当， 以免 加速 度过 大导 致纸 带上点过少或加速度过 小 导致纸带上点过多 。 （加 速 度 大小以 能 在 50cm 的 纸带 上 清楚地 取得 六 、 七个 计数 点 为宜） 三、纸带的处理 师： 现 在每组 都应 该通 过 实验得 到了 几条 纸带 ， 下 面我 们就来 对纸 带进 行处 理。
13、 请 同学们 细细 回想 一样 前面 学习打 点计时 器的 使用 时我 们是 如何处 理实 验得 到的 纸带 的。 学生回忆思考。 师： 我 们该 怎样 从每3 条 纸带中 选择 出一 条合 适的 纸带 进行研 究呢 ？ 生： 当然 是选 点迹 清晰 的 了。 师： 回 答不 错 ！ 当 然是 选 择点迹 清晰 的 。 那 大家 现 在就 从各自的纸带中选 出一条 点迹清晰的纸带 。 （ 等学生 自己提 出问题 ， 因 为几 乎不 可能 有一条 纸带 上的 点都 很清 晰， 特 点 是开始 的几 个点 ） 生： 老 师 ！ 每 条纸 带都 不 算清晰 ， 特别 是前 面的 几 个点 基本看 不
14、清 。 师： 那 怎么 办呢 ？是 不是 每条纸 带的 前几 个点 都不 清晰 啊？ 生： 是啊 ！ 学生分组 进行实验 探究， 教 师 巡视。 科 学 探 究 中的进行 实 验 与 搜 集数据 。 教学环 节 教学内容 师生活动 教学意图 师： 其 实我 们要 研究 物体 的运动 不一 定要 研究 它运 动的 全过程 ， 在 无法 研究 整个 过程的 情况 下， 我们 完全 可以选 择 其中一 段小 过程 进行 研究 ， 所以我 们选 择纸 带时 只需 保证我 们 所 选 的 纸 带 中 有 一 段 点 迹 较 清 晰 且 不 漏 点 的 点 迹 就 可 以 了，开 始几 个不 清楚 的点
15、我们完 全可 以舍 去。 师：现在大家根据这个原则重新选择我们所需的纸带 吧。 教师巡视，看看学生 所选 择的纸带是否合乎要 求。 师： 现 在我们 就来 对纸 带 进行分 析处 理了 ， 我 们选 择一 个清晰 的点 作为 计时 起点 ，为了 便于 计算 和减 小实 验误差 ， 一般情 况下 我们 每 隔 5 个 打印点 选取 一个 计数 点， 即 相邻两 个计数点之间的时间间 隔 为 0.1s。接着 再用刻度尺 测量出 相邻两 个计 数点 之间 距离 。 师： 现 在 ， 请 各组 开始 处 理自己 的纸 带 ， 标 出计 数 点并 标出点 之间 的距 离， 并记 入自己 设计 的表 格中
16、 。 教师巡视时要注意观 察： 学 生在测 量相 邻两 计数 点之 间距离 时 是 直 接 测 量 每 个 间 隔 还 是 分 别 测 出 从 第 一 个 点 到 后 面 每 个点的 距离 然后 再相 减。 师： 刚 才巡视 的过 程中 ， 我发现 很多 同学 对刚 学过 的知 识并没 有把 握得 很牢 固， 或 者说没 有深 刻体 会到 实验 中各种 数 据 处 理 方 法 背 后 隐 含 的 道 理 。 就 拿 如 何 测 量 点 间 距 离 来 说，你 们是 怎么 测量 的？ 前面学 习过 的方 法还 记得 吗？ 学生自检并立即动手 改正 。 师： 现在 请同 学们 着手 计 算各计 数
17、点 的瞬 时速 度。 教师巡 视 看 学 生 是 否 还 记 得 如 何 测 量 计 算 各 计 数 点 的 瞬 时 速度 师： 好 ， 做得 都不 错 。 现 在请同 学们 以相 同的 方法 处理在教师的 引导下， 学 生分组进 行纸带的 选择和数分 组 探 究 活 动 的 进 一步深 入 。 教学环 节 教学内容 师生活动 教学意图 另两组 的 各3 张 纸条 。 学生分组合作，教师 巡视 指点 四、速度 时间图象 师： 为 了更好 地了 解小 车 速度随 时间 的变 化规 律， 我们 可以用 图象 法这 个重 要的 数据处 理方 法， 因为 图象 能 比较直 观反映 出变 化规 律。 现
18、在 请 同学们 根据 所得 数据 作用 速度 时间图 象。 教 师 巡 视 ， 要 求 学 生 实 事 求 是 地 描 点 ， 不 要 杜 撰 。 尝 试 用 一条平滑的曲线来拟 合这 些点。 师： 大 家仔细 研究 研究 自 己的处 理结 果 ， 说说 小车 的速 度随时 间是 怎样 变化 的？ 生： 我 从我 的处 理结 果中 发现 ： 对 于每 组实 验 ， 描 出的 几个点 大致 都在 一条 直线 上， 偏 离太 远的 被我 舍去 了。 我 觉 得如果 没有 实验 误差 的话 ， 函数 图象 应该 是一 条直 线， 所 以 我 就 用 一 条 直 线 去 拟 合 这 些 点 ， 如 果
19、 有 些 点 难 以 落 在 曲 线 上，我 尽量 使它 们大 致均 匀地分 布在 曲线 两侧 。 生： 我的 也是 。 生： 我也 是的 。 师： 大 量的实 验数 据表 明 ： 小 车速 度 时间图 象是 一条 直线。 那根 据这 个函 数图 象， 你 能用 自己 的语 言说 说小车 速 度随时 间的 变化 规律 吗？ 生： 因 为是一 条直 线 ， 所 以任何 相等 的时 间间 隔内 速度 变化量 一样 ，所 以小 车做 的是速 度均 匀增 加的 直线 运动。 生： 从 函数图 象关 系式 也 知道 ， 速 度与 时间函 数是 一次 函数， 是线 性关 系， 小车 速度随 时间 均匀 增
20、加 。 是 一种沿 直 线的均 匀加 速运 动。 据处理， 计 算出瞬时 速速。 教学环 节 教学内容 师生活动 教学意图 五、经典例题 例 1在研 究小 车速 度随 时间变 化规 律的 实验 中， 按照 实 验 进 行 的 先 后 顺 序 ， 将 下 列 步 骤 的 代 号 填 在 横 线 上 DBFAEGC 。 A. 把穿过 打点 计时 器的 纸带 固定在 小车 后面 。 B. 把打点计时器固定在木板没有滑轮的一端，并连好电 路。 C. 换上新 的纸 带， 再重 做两 次。 D. 把长木 板平 放在 实验 桌上 ，并使 滑轮 伸出 桌面 。 E. 使小车 停在 靠近 打点 计时 器处， 接
21、通 电源 ，放 开小 车， 让小车 运动 。 F. 把一条 细绳 拴在 小车 上， 细绳跨 过定 滑轮 ， 下 边吊 着合 适的钩 码。 G. 断开电 源， 取出 纸带 。 例2 在 实验 中 ， 算 出小 车 经过各 计数 点的 瞬时 速度 如 下表。 计数点 序 1 2 3 4 5 6 在教师引 导下， 学 生 分组试图科 学 探 究 中的分析 与论证 、 评教学环 节 教学内容 师生活动 教学意图 号 计数点 对 应的时 刻 （s） 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 通过计 数 点的速 度 （cm/s ） 44.0 62.0 81.0 100. 0 110. 0
22、 168. 0 为了计 算加 速度 ，合 理的 方法是 （C ） A. 根据任 意两 点的 速度 用公 式 t v a 算出 加速 度。 B. 根据实 验数 据画 出速 度 时间图 象， 量出 其倾 角， 同公 式 tan a 求出 加速 度 C. 根据实 验数 据画 出速 度 时间图 象， 由图 象上 相距 较远 的两点所对应的速度、时间用公式 t v a 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 。 解析： 方法 A 偶然 误差 较 大。 方法D 实 际也 是仅 由 始末两 个 速度决 定， 偶然 误差 也较 大。 只
23、有利 用实 验数 据画 出对应 的 速度 时间 图象 ， 才 可充 分利用 各次 测量 数据 ， 减 小偶然 误 差。 由 于在 物理 图象 上， 两 坐标轴 的分 度大 小 往 往是 不相等 的 ，不 同的坐 标分度 会得到 不同 的倾角 ，当然 tan a 的 值也不 一样 ，所 以 B 错；C 正确 。 扩展：其实 除了 作速 度时 间图象 能充 分利 用实 验所 有数据 ， 减小偶 然误 差外 ， 还 有一 种方法 也能 做到 这一 点， 就是 在 D 选项上 稍加 修改 ：依 次算 出通过 连续 两计 数点 间的 加速度 ， 但取点 不能 重复 。 比 如第 一次 取 1、2 两点，
24、 第二 次 就取 3 、 4 两点 ，第三次 取 5、6 两 点，依 次类 推 。 但总 的来说 通过做速 度- 时间图 像， 总结 归 纳出运动 规律。 估、 交流 与 合作 。 教学环 节 教学内容 师生活动 教学意图 还是图 象法 好一 点， 直观 ， 用图象 法还 可以 很容 易找 出偏离 函数图 象太 远的 误差 较大 的点。 本节课 我们 主要 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 变化的 规 律 。 重 点是 对重 物 牵引下 小车的 运动 进行 探究 ，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、
25、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。 教材P33 “问 题与 练习 ” 实验： 探究 小车 速度 随时 间变化 的规 律 一、实 验目 的 1 学 会使 用打 点计 时器 并 掌握数 据的 处理 方法 2能 运用vt 图象 探究 小车速 度随 时间 变化 的规 律 二、实 验原 理： 三、实 验器 材 小车、 细线 、 钩 码、 一端 附 有定滑 轮的 长木 板、 打点 计 时器、 纸带 、电 源、 导线( 若干) 、刻 度尺 四、实 验步 骤 五、注 意事 项 师生一起 分析问 题， 巩固所学 知识。 在 分 析 问 题 中获 得 巩 固 和 提 高。 教学环 节 教学内容 师生活动 教学意图 例题分 析及应 用举例 教学环 节 教学内容 师生活动 教学意图 课时小 结 课后作 业 教学环 节 教学内容 师生活动 教学意图 板书设 计 教学反 思 教学环 节 教学内容 师生活动 教学意图
