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111 第二章 勻變速直線運動的研究 全章概述 本章是在第一章運動描述的基礎(chǔ)上，進一步用實驗的方法，探索勻變速直線運動的規(guī)律和特點，并結(jié)合公式、圖象對勻變速直線運動進行研究。通過使用打點計時器設(shè)計相關(guān)實驗探索運動規(guī)律，并用語言、公式、圖象進行描述。本章重點是勻變速直線運動規(guī)律的掌握，重點掌握其研究的方法和運動的規(guī)律及應(yīng)用。 本章公式和推論較多，在學習時要分清公式的應(yīng)用條件和前提，不可亂套公式，在物理過程比較復雜時可以分解過程，—一突破并建立相關(guān)聯(lián)系，必要時可借助圖象進行分析比較。 本章可分為三個單元 （1）基本規(guī)律的探索及描述（一、二、三節(jié)） （2）相關(guān)的推論的整理及應(yīng)用（三節(jié)后半部分） （3）特殊應(yīng)用及伽利略的研究史實（第四、五節(jié)） 新課標要求 本章也是必修模塊中物理1模塊的第一部分，為第一個二級主題。 1、通過研究勻變速直線運動中速度與時間的關(guān)系，位移與時間的關(guān)系，體會公式表述和圖象表述的優(yōu)越性，為進一步應(yīng)用規(guī)律奠定基礎(chǔ)，體會數(shù)學在處理問題中的重要性。通過史實了解伽利略研究自由落體所用的實驗和推論方法，體會科學推理的重要性，提高學生的科學推理能力。 2、在掌握相關(guān)規(guī)律的同時，通過對某些推論的導出過程的經(jīng)歷，體驗物理規(guī)律“條件”的意義和重要性，明確很多規(guī)律都是有條件的，科學的推理也有條件性。 新課程學習 2.1 實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律 ★新課標要求 （一）知識與技能 1、根據(jù)相關(guān)實驗器材，設(shè)計實驗并熟練操作。 2、會運用已學知識處理紙帶，求各點瞬時速度。 3、會用表格法處理數(shù)據(jù)，并合理猜想。 4、巧用v-t圖象處理數(shù)據(jù)，觀察規(guī)律。 5、掌握畫圖象的一般方法，并能用簡潔語言進行闡述。 （二）過程與方法 1、初步學習根據(jù)實驗要求，設(shè)計實驗，完成某種規(guī)律的探究方法。 2、對打出的紙帶，會用近似的方法得出各點瞬時速度。 3、初步學會根據(jù)實驗數(shù)據(jù)進行猜測、探究、發(fā)現(xiàn)規(guī)律的探究方法。 4、認識數(shù)學化繁為簡的工具作用，直觀地運用物理圖象展現(xiàn)規(guī)律，驗證規(guī)律。 （三）情感、態(tài)度與價值觀 1、通過對小車運動的設(shè)計，培養(yǎng)學生積極主動思考問題的習慣，并鍛煉其思考的全面性、準確性與邏輯性。 2、通過對紙帶的處理，實驗數(shù)據(jù)的圖象展現(xiàn)，培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度，能使學生靈活地運用科學方法來研究問題，解決問題，提高創(chuàng)新意識。 3、在對實驗數(shù)據(jù)的猜測過程中，提高學生合作探究能力。 4、在對現(xiàn)象規(guī)律的語言闡述中，提高了學生的語言表達能力，還體現(xiàn)了各學科之間的聯(lián)系，可引伸到各事物間的關(guān)聯(lián)性，使自己溶入社會。 ★教學重點 對運動的速度隨時間變化規(guī)律的探究。 ★教學難點 1、各點瞬時速度的計算。 2、對實驗數(shù)據(jù)的處理、規(guī)律的探究。 ★教學方法 教師啟發(fā)、引導，學生自主實驗，討論、交流學習成果。 ★教學地點：實驗室 ★教學過程 （一）引入新課 我們已經(jīng)學習了用打點計時器測定物體運動的速度。我們這節(jié)課再利用打點計時器探究小車速度隨時間變化的規(guī)律。 （二）進行新課 1、讓學生自己設(shè)計好實驗，并口頭闡述相關(guān)實驗器材及步驟。 教師活動：根據(jù)實驗目的，研究物體運動的特點、規(guī)律。引導學生從具體實例開始，提出問題：如何設(shè)計小車在重物下的運動實驗？ 學生活動：思考實驗過程并流利地口頭闡述實驗，包括設(shè)計思想、實施步驟和操作過程。 點評：以前老師比較習慣直接告訴學生如何去做，使學生沿著老師指定的方向“輕松”前進，自然而然地養(yǎng)成了“飯來張口”的惰性，缺乏思考的積極性、主動性，雖然這兒不是重點，但可以順便培養(yǎng)學生動腦思考的好習慣。 2、引導學生熟練地擺好器材，進行合理、準確地操作，得到一條點跡清晰的紙帶。 教師活動：引導學生“三思而后行”，注意實驗邏輯性、合理性及其相關(guān)注意事項，而確保準確，并巡視全場，對出現(xiàn)的問題予以及時糾正。 學生活動：進行實驗操作，注意把實驗過程和已學過的“練習使用打點計時器”相對比，及時提出問題。 點評：（1）在動手操作之前，可以讓學生先在頭腦中實驗，提前思考實驗順序和注意事項；保證操作地順利進行。 （2）和已學實驗進行對比，使學生很好地應(yīng)用了比較法，且有助于加深記憶。 （3）對學生出現(xiàn)的問題，可拿出來讓全班同學參與解決，比如：“有的同學先松手，再開打點計時器電源，有的同學反之，哪種好？為什么？”這樣讓學生參與討論，調(diào)動學生思考的積極性和主動性。 3、選擇紙帶，并選好計數(shù)點，計算各計數(shù)點的瞬時速度填入表格。 教師活動：①讓學生思考，面對打出的紙帶如何研究小車的運動？ ②引導學生學會計算各點瞬時速度的方法和表格處理方法。 學生活動：①得到紙帶上點的速度就代表物體運動速度這個結(jié)論。 ②用近似法計算各點瞬時速度，并填入表格，有待觀察。 點評：（1）在“為什么要計算各點瞬時速度”這個問題，要讓學生自己思考分析，提高其分析問題的能力。 （2）各點瞬時速度的計算雖然是已學內(nèi)容，但牽扯到學生的計算能力及方法的理解，所以仍是一難點，不容忽視。 4、由上述數(shù)據(jù)表格猜想出小車運動速度隨時間的變化規(guī)律：速度與時間成正比。 教師活動：鼓勵學生大膽猜想，并一一列舉學生的各種想法，了解學生猜想的原因，進行總結(jié)與點評，糾正盲目的瞎想。 學生活動：大膽猜想，回答猜想原因，闡述猜想思路。 點評：（1）以上活動可以說是實驗的精華之一，是提高學生思維能力與探究能力的關(guān)鍵之舉。但應(yīng)注意，猜想也有學問，要讓猜想盡可能正確，就得根據(jù)自己所學知識和自己積累的經(jīng)驗來尋找答案，否則正確的可能性就很小了。 （2）通過學生回答，可以掌握學生思維習慣，了解學生的內(nèi)心世界，可以達到知此知彼，對癥下藥。 5、學生獨立尋找直觀地體現(xiàn)規(guī)律的方法：圖象法。 教師活動：提出體現(xiàn)物理規(guī)律的兩種方法：1、公式法；2、圖象法，得出圖象法的直觀優(yōu)越性。 學生活動：回答方法，并掌握圖象法的直觀優(yōu)越性。 點評：（1）用圖象法來處理物理問題，探究物理規(guī)律，在物理學中是比較常用的，也是非常重要的。 （2）此外，在這兒還培養(yǎng)了學生從優(yōu)選擇的習慣。 6、掌握繪制圖象的一般方法：描點法。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制v-t圖象。 教師活動：強調(diào)繪制圖象的方法，并提問引導描點法一般原則，強調(diào)作圖的精確性，培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。 學生活動：根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和坐標紙大小先確定標度，再準確描點，并用平滑的曲線進行連接。 點評：描點法是作圖的一種最基本的方法，最重點的兩點：一是準確性（標度要合適）， 二是要用平滑曲線連接（要讓盡可能多的點分布在線上，不在線上的點分布在兩側(cè)，離線較遠的點刪去）。最后還要注意美觀性（使圖象分布在坐標紙中央）。 7、觀察計算機作圖，了解計算機作圖優(yōu)越性。 教師活動：用Excel軟件演示作v-t圖。 學生活動：認真觀察、體會并和手工作圖加以對比，爭取課下獨立完成。 點評：學生每人一機可能有的學校條件不具備，但教師用機基本能實現(xiàn)，因此這兒作一演示，有計算機的學生課下可自行完成，對微機學習也是一個促進，沒有條件的學生也可以增強感觀認識，同時還能提高學生們興趣，增強學生們學習主動性。 8、根據(jù)所作圖線來描述小車運動速度隨時間的規(guī)律。 教師活動：根據(jù)學生不同回答來進行總結(jié)、引導。培養(yǎng)其規(guī)律總結(jié)能力，語言表達能力。 學生活動：回答：小車速度隨時間逐漸增大；相同時間里，速度增量相同；成正比…… 點評：這里答案不唯一，應(yīng)鼓勵學生大膽表達，對正確的地方表揚，不合適的地方應(yīng) 引導、糾正，這樣才能使學生加深印象，培養(yǎng)良好的思維習慣，提高創(chuàng)新意識、開闊思維。 （三）課堂總結(jié)、點評 這節(jié)課重點是對重物牽引下小車的運動進行探究，在探究過程中，涉及到了實驗的設(shè)計、操作以及作圖象的方法、原則，很好地提高了大家各方面的能力，同時又為后面學習這種勻變速運動打下了基礎(chǔ)。 （四）實例探究 ☆關(guān)于瞬時速度的圖象與加速度的應(yīng)用 ［例1］ 在研究勻變速直線運動的實驗中，算出小車經(jīng)過各計數(shù)點瞬時速度如下 計數(shù)點序號 1 2 3 4 5 6 計數(shù)點對應(yīng)的時刻（s） 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 通過計數(shù)點的速度（cm／s） 44.0 62.0 81.0 100.0 110.0 168.0 為了計算加速度，合理的方法是（ ） A．根據(jù)任意兩計數(shù)點的速度用公式算出加速度 B．根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出v－t圖，量出其傾角，由公式a = tg求出加速度 C．根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出v－t圖，由圖線上相距較遠的兩點所對應(yīng)的速度、時間，用 公式算出加速度 D．依次算出通過連續(xù)兩計數(shù)點間的加速度，算出平均值作為小車的加速度 分析：方法A偶然誤差較大。方法D實際上也僅由始末兩個速度決定，偶然誤差也比較大，只有利用實驗數(shù)據(jù)畫出對應(yīng)的v－t圖，才可充分利用各次測量數(shù)據(jù)，減少偶然誤差。由于在物理圖象中，兩坐標軸的分度大小往往是不相等的，根據(jù)同一組數(shù)據(jù)，可以畫出傾角不同的許多圖線，方法B是錯誤的。正確的方法是根據(jù)圖線找出不同時刻所對應(yīng)的速度值，然后利用公式算出加速度，即方法 C。 答案C ☆關(guān)于實驗的步驟 ［例2］在研究勻變速直線運動的實驗中，某同學操作以下實驗步驟，其中錯誤或遺漏 的步驟有（遺漏步驟可編上序號G、H ……） A.拉住紙帶，將小車移至靠近打點計時器處放開紙帶，再接通電源 B.將打點計時器固定在平板上，并接好電路 C.把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，下面吊著適當重的鉤碼 D.取下紙帶 E.將平板一端抬高，輕推小車，使小車能在平板上做勻速運動 F. 將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔 將以上步驟完善后寫出合理的步驟順序。 解析：（1）問A中應(yīng)先通電，再放紙帶。 （2）D中取下紙帶前應(yīng)先斷開電源。 （3）補充步驟G：換上新紙帶，重復三次。 步驟順序為：BFECADG ★教學體會 思維方法是解決問題的靈魂，是物理教學的根本；親自實踐參與知識的發(fā)現(xiàn)過程是培養(yǎng)學生能力的關(guān)鍵，離開了思維方法和實踐活動，物理教學就成了無源之水、無本之木。學生素質(zhì)的培養(yǎng)就成了鏡中花，水中月。 111