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111 第二章：勻變速直線運動的研究 1 實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律 天津市第四十五中學 王金娟 ● 教學目標： 一、知識與技能 （一） 能熟練使用打點計時器。 （二） 會根據(jù)相關實驗器材，設計實驗并完成操作。 （三） 會處理紙帶求各點瞬時速度。 （四） 會設計表格并用表格處理數(shù)據(jù)。 （五） 會用v-t圖像處理數(shù)據(jù)，表示運動規(guī)律 （六） 掌握圖象的一般方法，并能用語音描述運動的特點。 二、過程與方法 （一） 初步學習根據(jù)實驗要求，設計實驗，探究某種規(guī)律的研究方法。 （二） 經(jīng)歷實驗過程，及時發(fā)現(xiàn)問題并做好調(diào)整。 （三） 初步學會根據(jù)實驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)規(guī)律的探究方法。 三、情感態(tài)度與價值觀： （一） 體會實驗的設計思路，體會物理學的研究方法。 （二） 培養(yǎng)根據(jù)實驗結果作出分析判斷并得出結論。 ● 教學過程 【教師提出問題】探究目的： 探究小車在重物牽引下的運動，研究小車速度隨時間的變化規(guī)律。 【讓學生猜想】小車的速度隨時間變化有幾種可能： 變化先快后慢；先慢后快；均勻變化等?？山Y合速度圖象描述猜想。 【讓學生進行實驗設計】提示如何測量出不同時刻的物體運動速度；最后確定打點計時器測速度。 【教師引導學生討論】實驗過程中注意事項： 1、開始釋放小車時，應使小車靠近打點計時器。 2、先接通電源，計時器工作后，再放開小車，當小車停止運動時及時斷開電源。 3、要防止鉤碼落地和小車跟滑輪相撞，當小車到達滑輪前及時用手按住它。 【學生活動】實驗過程： 1、 附有滑輪的長度板平放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路。 2、 用一條細繩栓住小車使細繩跨過滑輪，下邊掛上適量的鉤碼，讓紙帶穿過打點計時器，并把紙帶的一端固定在小車的上面。 3、 把小車停在靠近打點計時器處，接通電源后釋放小車，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一列小點。換上新的紙帶，重復實驗三次。 【學生活動】處理數(shù)據(jù) 【教師引導學生討論】處理數(shù)據(jù)過程中注意事項： 1、紙帶要選擇打出的點清晰的 2、舍掉開始過于密集的點 3、用每打5個點的時間為時間單位 即T＝0.025s＝0.10s這樣既可方便計算，又可減少誤差。 參考表格一： 計數(shù)點編號 0 1 2 3 4 5 6 時間t(s) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 相鄰兩計數(shù)點間 S01 S12 S23 S34 S45 S56 距離s(m) 對應計數(shù)點速度m/s 參考表格二： 計數(shù)點編號 0 1 2 3 4 5 6 時間t(s) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 各計數(shù)點到0的距離s(m) 相鄰計數(shù)點的距離S(m) S01 S12 S23 S34 S45 S56 各計數(shù)點速度(m/s) v1= v2= v3= v4= v5= 4、不要直接去測量兩個計數(shù)點的距離而是要測量出各個計數(shù)點到計時零點的距離。 5、速度的計算方法：各計數(shù)點的瞬時速度是用計數(shù)點內(nèi)的平均速度來代替： v1= v2= 【學生活動】做出物體的速度——時間圖象。 精講：運用圖象來處理物理實驗數(shù)據(jù)，這是一個難點，作圖象時要標明橫縱坐標軸代表的物理意義，選擇合適的標度，以各點瞬時速度為縱軸，時間 t為橫軸，不在同一直線上的點盡量均勻分布在直線的兩側。 【學生活動】得出小車運動速度隨時間變化的規(guī)律。 在第一章，我們學習了通過v-t圖象計算加速度，你能利用所學知識去分析你作出的圖像嗎？ ①（時間增加相同的△t,速度也會增加相同的△v） ②從函數(shù)關系：v=kt+b v與 t線性關系。小車的速度隨時間均勻增加（變化）小車做勻變速(a不變)的直線運動。 【創(chuàng)新拓展】 1、某同學用以下方法繪制的小車的v-t圖象，先把紙帶每隔0.1s 剪斷，得到若干短紙條，再把這些紙條并排貼在一張紙上，使這些紙條下端對齊，作為時間軸，標出時間，最后將紙條上端中心連起來，于是得到v-t圖象。請你按以上辦法繪制這個圖象。這樣做有道理嗎？說說你的看法。 （剪下的紙條長度表示0.1秒時間內(nèi)位移大小，可近似認為速度v=，紙條長度可認為表示速度。） 2、某組同學實驗過程中將固定打點計時器一端的木板墊高，使木板有一傾斜角度，是否對實驗結果有影響？畫出的圖象有什么不同？（無；圖象與時間軸的夾角不同） 【練習反饋】 1、在探究小車速度隨時間變化規(guī)律的實驗中，下列哪些器材是本實驗必須的？＿＿＿ ①打點計時器 ②天平 ③低壓直流電源 ④細繩 ⑤紙帶 ⑥小車 ⑦鉤碼 ⑧秒表 ⑨一端有滑輪的長木板 （ ① ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑨ ）達到實驗目的還需器材是：（低壓交流電源 刻度尺） 2、在實驗“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”中，我們采用的正確方法是： A 舍掉開頭過于緊密的點，找一個適當?shù)狞c當作計時起點。 B 、為了實驗精確，選取紙帶上第一個點作計時起點 C 、每相鄰計數(shù)點的時間間隔只能取0.1s。 D 、每相鄰計數(shù)點的時間間隔可視打點密度而定，可取0.02s 、0.04s 、…n0.02s均可。 ( A D ) 3、圖中給出了從0 點開始每5個點取一個計數(shù)點的紙帶。0，1，2，3，4，5，6均為計數(shù)點。（每兩個計數(shù)點間有4個點未畫出）。 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S1=1.40cm S2=1.90cm S3=2.38cm S4=2.88cm S5=3.39cm S6=3.78cm 那么①計時器在打出1，2，3等點時小車的速度分別為： v1= cm/s ； v2= cm/s ； v3= cm/s ； v4= cm/s ； v5= cm/s ②在坐標紙上畫出v-t 圖象 ③分析小車的速度隨時間變化的規(guī)律。 參考答案： （ v1=16.50cm/s v2=21.40cm/s v3=26.30cm/s v4=31.35cm/s v5=36.30cm/s） (小車的速度隨時間均勻增加)。 111