山东省泰安市肥城市第三中学高中物理2.1实验探究小车速度随时间变化的规律学案新人教版必修1

1山东省泰安市肥城市第三中学高中物理2.1实验探究小车速度随时间变化的规律学案新人教版必修1学习内容学习指导即时感悟注意反思最后是否达到目标使用说明：1、用20分钟的时间阅读教材P31-32至少两遍，用双色笔画出重点知识、疑惑点和易错点。2、用25分钟的时间分层做完导学案，记下疑惑点。3、注意各层的要求。知识点自主探究学习提纲一、实验目的：探究小车速度随变化的规律。二、实验原理：利用打出的纸带上记录的数据，以寻找小车速度随时间变化的规律。三、实验器材：打点计时器、低压电源、纸带、带滑轮的长木板、小车、、细线、复写纸片、。四、实验步骤：1．如课本34页图所示，把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路。2．把一条细线拴在小车上，使细线跨过滑轮，下边挂上合适的。把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车的后面。3．把小车停在靠近打点计时器处，接通后，放开，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一行小点，随后立即关闭电源。换上新纸带，重复实验三次。4．从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开头比较密集的点迹，在后边便于测量的地方找一个点做计时起点。为了测量方便和减少误差，通常不用每打一次点的时间作为时间的单位，而用每打五次点的时间作为时间的单位，就是T=s。在选好的计时起点下面表明A，在第6点下面表明B，在第11点下面表明C……，点A、B、C……叫做计数点，两个相邻计数点间的距离分别是x1、x2、x3……5．利用第一章方法得出各计数点的瞬时速度填入下表：位置ABCDEFG时间（s）00.10.20.30.40.50.6自我完成，回顾预习。2v(m/s)6．以速度v为轴，时间t为轴建立直角坐标系，根据表中的数据，在直角坐标系中描点。7．通过观察思考，找出这些点的分布规律。实验过程探究问题一：打点计时器结构如何？问题二：用打点计时器测小车的速度所需哪些实验器材、实验步骤？问题三：本实验特别要注意哪些事项？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。问题四：怎样分析和选取纸带上的点？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。问题五：如何计算出所取点的速度？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。问题六：如何处理计算出来的数据？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。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？问题七：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？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引入新知，探索新知同组异质共同探讨互相帮助。注意总结知识3求出Δv，代入Δv／Δt求解。哪一种方法更好？（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）纸带上零时刻的速度和末速度如何求？（根据图象来求，这样可以减小误差）典例探究[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计数点序号123456计数点对应的时刻(s)0.100.200.300.400.500.60通过计数点的速度(cm/s)44.062.081.0100.0110.0168.0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=tanθ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[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当堂达标1．某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，算出小车经过各计数点的瞬时速度如表格中所示：计数点序号123456计数点对应时刻（s）0.10.20.30.40.50.6通过计数点的速度（m/s）44.062.081.0100.0110.0138.0请作出小车的v-t图象，并分析运动特点。分析题目、总结方法43．甲、乙两物体在同一直线上运动，它们的v-t图象如图，可知（）A．在t1时刻，甲和乙的速度相同B．在t1时刻，甲和乙的速度大小相等，方向相反C．在t2时刻，甲和乙的速度方向相同，加速度方向也相同D．在t2时刻，甲和乙的速度相同，加速度也相同4．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图给出了从0点开始，每5个点取一个计数点的纸带，其中0、1、2、3、4、5、6都为计数点。测得：s1=1.40cm，s2=1.90cm，s3=2.38cm，s4=2.88cm，s5=3.39cm，s6=3.87cm。那么：（1）在计时器打出点1、2、3、4、5时，小车的速度分别为：v1=cm/s，v2=cm/s，v3=cm/s，v4=cm/s，v5=cm/s。（2）在平面直角坐标系中作出速度—时间图象。（3）分析小车运动速度随时间变化的规律。s6s5s4s3s2s1第4题图0123456第3题图甲t1t0t2乙v5【反思﹒提升】【作业】课后完成课本33页问题与练习中的习题。【拓展﹒延伸】