教学设计--探究小车速度随时间变化的规律

石家庄外国语教育集团“四自主·四环节”课堂教学设计日期班级十一年级授课教师学科物理课时1课型新授课课题探究小车速度随时间变化的规律教学目标1.巩固打点计时器的使用，纸带数据处理和测量瞬时速度方法。2.通过实验探究，体验如何从实验中获取数据的科学方法3.通过对纸带的处理、实验数据的图象展现，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研究问题、解决问题、提高创新意识教学重点1．图象法研究速度随时间变化的规律。2．对运动的速度随时间变化规律的探究。教学难点对实验数据的处理规律的探究。项目及要求探究小车速度随时间变化的规律项目设置意图本节是高中物理必修一第二章第一节的内容，意在培养学生实验探究能力，通过实验发现与掌握变速直线运动的速度与时间的关系，全章来看本节内容探究匀变速直线运动的速度与时间关系，是匀变速直线运动重要关系之一。教学过程（项目实施——交流展示——评价激励）教师活动学生活动项目准备：1．复习打点计时器的使用。2．完成“自主完成”指导调控：1．探究目的是什么？2．小车的速度随时间变化有几种可能3．用打点计时器测小车的速度所需哪些实验器材、实验步骤？4.本实验特别要注意哪些事项？5.怎样分析和选取纸带上自主完成1.试验中把小车停在靠近__________处，先__________，然后_______，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。2.打点计时器每隔____________打一次点，计时器打出的纸带可直接获得的物理量是任意两点间_______________，可直接测得的物理量是任意两点间的_______________.3.纸带的选取原则___________________________________________小组合作实验1．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。2．变化先快后慢；先慢后快；均匀变化等。可结合速度图象描述猜想。3．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。4.（１）固定打点计时器时应让限位孔处在长木板的中央位置。（2）滑轮不能过高。（3）应考虑复写纸与纸带的位置关系。（4）钩码数量不能过多，长木板两端高低相差不能太大。（5）小车应由紧靠打点计时器处开始释放，在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。（6）先接通电源，后让纸带运动。（7）打点结束后立即关闭电源。处理数据5.开头过于密集的点舍掉，纸带的一段；若纸带上点与点之间的距离的点？6.如何计算出所取点的速度？7.如何处理计算出来的数据？思考：①为什么要用直线拟合？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？8.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？哪一种方法更好？纸带上零时刻的速度和末速度如何求？归纳总结：1．实验目的(1)练习使用打点计时器。（2）利用打上点的纸带研究小车的运动情况，分析小车的速度是怎样随时间变化的。2．实验原理（1）电磁打点计时器的使用：把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面，当接通4—6V低压交流电源时，位于振片一点的振针就跟着上下振动而打点。这时，如果纸带运动，振针就在纸带上打出一系列点，这样通过研究纸带上点的时间间隔和位移大小来确定小车的运动情况。（2）v-t图像法：根据上一章的方法算出纸带上较小，可取多个间隔（可5）为一个计数间隔时间（间隔不再是0.02s）（但要看具体情况灵活选定）；原则上能取六、七个计数点为宜；给选取的点加标记。6.用求平均速度的方法来代替（用计算较准确的平均速度来代替），如何代替？（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）；对于选取的两个端点的速度暂时不计算（误差较大）；测量各个计数点之间的距离应考虑估位、单位。7.（１）列表法。（注意列表要求）（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拟合：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，用直线拟合，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。8.①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。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根据图象来求，这样可以减小误差【计算机绘制v-t图象】将实验所得数据在电脑的Excel文件中输入表格，利用其“图表向导”拟合v-t图象交流展示1．因为打点计时器所打纸带记录了物体在一系列不同时刻的位置，所以通过纸带分析可得到物体的运动规律，画出v-t图像，分析图像得出结论。2．求纸带上某点速度时，一般用一小段时间内的平均速度代替。巩固练习1．关于打点计时器，下列说法中正确的是A．打点计时器是一种计时仪器B．打点计时器都用直流电C．拉动纸带时，应尽量与限位孔平行D．应先拉动纸带后接通打点用的电源2．通过被打点计时器打点后的纸带来判断物体是做匀速直线运动还是做变速直线运动的方法是A．可以通过测出每相邻两点间的距离，看其是否相等来判断B．应测出纸带运动全程的路程来判断C．必须通过计算任意两点间的平均速度来判断D．必须通过计算全程的平均速度来判断3.在实验过程中，对于减小实验误差，下列方法中有益的是（）各记数点的速度，即把包含记数点一段间隔x的平均速度v计算出来，用这个平均速度代表纸带经过记数点时的瞬时速度，根据各个记数点的瞬时速度，再作出v-t图像，分析v-t的关系。拓展提升：处理数据的方法1.如何由实验得出的v-t图像进一步得出小车运动的速度随时间变化的规律。我们可以从两条途径进行探究：一是通过直接分析图像的特点得到。小车运动的v-t图像是一条倾斜的直线，那么当时间增加相同的值，速度也增加相同的值，也就得出结论：小车的速度随时间均匀增加（或变化）.二是通过得出函数关系式进一步分析研究，既然小车的v-t图像是一条倾斜的直线，那么v随t变化的函数关系式为v=kt+b，显然v与t成线性关系，小车的速度随时间均匀变化。A.选取计数点，把每打5个点的时间间隔作为一个时间单位B.使小车运动的加速度尽量小些C.舍去纸带上密集的点，只利用点迹清晰、点间间隔适当的那一部分进行测量、计算D.选用各处平整程度、光滑程度相同的长木板做实验4．两木块自左向右运动，现用高速摄影机在同一底片上多次曝光，记录下木块每次曝光时的位置，如图所示，连续两次曝光的时间间隔是相等的，由图可知()A．在时刻t2以及时刻t5两木块速度相同B．在时刻t1两木块速度相同C．在时刻t3和时刻t4之间某瞬间两木块速度相同D．在时刻t4和时刻t5之间某瞬时两木块速度相同5．如图所示为某次实验中打出的一条经过处理后的纸带，图中O为小车运动的起始点，A为所选取的第一个计数点，O点到A点之间有部分点不清晰，相邻两个记数点之间有4个点未画出，电源频率为50Hz，用毫米刻度尺测量后可直接算出（）A．从O点到F点运动的时间B．从A点到F点运动的平均速度C．C点时的瞬时速度vCD．G点时的瞬时速度vG作业布置1.课本“问题与练习”2.项目纸板书设计课题：探究小车速度随时间变化的规律项目：探究小车速度随时间变化的规律进行实验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处理数据用平均速度代替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教学反思我觉得要敢于拿出时间让学生讨论、发言，只有这样，也才能够真正调动学生学习的积极性和主动性，变被动接受为主动探究。当然，这也就对我们教师提出了更高层面上的要求，要有充足的知识储备、充分的课堂预判、良好的交流技巧……，只有这样，我们才能够在一个和谐的气氛之中与学生进行平等的交流，使学生参与到知识的形成中去，感悟研究问题的方法，并使得情感得到升华。