2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律

中小学教育资源站（)，百万免费教育资源当下来，无须注册！中小学教育资源站第二章匀变速直线运动的研究全章概述本章是在第一章运动描述的基础上，进一步用实验的方法，探索匀变速直线运动的规律和特点，并结合公式、图象对匀变速直线运动进行研究。通过使用打点计时器设计相关实验探索运动规律，并用语言、公式、图象进行描述。本章重点是匀变速直线运动规律的掌握，重点掌握其研究的方法和运动的规律及应用。本章公式和推论较多，在学习时要分清公式的应用条件和前提，不可乱套公式，在物理过程比较复杂时可以分解过程，—一突破并建立相关联系，必要时可借助图象进行分析比较。本章可分为三个单元（1）基本规律的探索及描述（一、二、三节）（2）相关的推论的整理及应用（三节后半部分）（3）特殊应用及伽利略的研究史实（第四、五节）新课标要求本章也是必修模块中物理1模块的第一部分，为第一个二级主题。1、通过研究匀变速直线运动中速度与时间的关系，位移与时间的关系，体会公式表述和图象表述的优越性，为进一步应用规律奠定基础，体会数学在处理问题中的重要性。通过史实了解伽利略研究自由落体所用的实验和推论方法，体会科学推理的重要性，提高学生的科学推理能力。2、在掌握相关规律的同时，通过对某些推论的导出过程的经历，体验物理规律“条件”的意义和重要性，明确很多规律都是有条件的，科学的推理也有条件性。新课程学习2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律★新课标要求（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、会运用已学知识处理纸带，求各点瞬时速度。3、会用表格法处理数据，并合理猜想。4、巧用v-t图象处理数据，观察规律。5、掌握画图象的一般方法，并能用简洁语言进行阐述。（二）过程与方法1、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。2、对打出的纸带，会用近似的方法得出各点瞬时速度。3、初步学会根据实验数据进行猜测、探究、发现规律的探究方法。4、认识数学化繁为简的工具作用，直观地运用物理图象展现规律，验证规律。（三）情感、态度与价值观1、通过对小车运动的设计，培养学生积极主动思考问题的习惯，并锻炼其思考的全面中小学教育资源站（)，百万免费教育资源当下来，无须注册！中小学教育资源站性、准确性与逻辑性。2、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。3、在对实验数据的猜测过程中，提高学生合作探究能力。4、在对现象规律的语言阐述中，提高了学生的语言表达能力，还体现了各学科之间的联系，可引伸到各事物间的关联性，使自己溶入社会。重点：难点：★教学重点对运动的速度随时间变化规律的探究。★教学难点1、各点瞬时速度的计算。2、对实验数据的处理、规律的探究。★教学方法教师启发、引导，学生自主实验，讨论、交流学习成果。★教学地点：实验室★教学过程（一）引入新课我们已经学习了用打点计时器测定物体运动的速度。我们这节课再利用打点计时器探究小车速度随时间变化的规律。（二）进行新课1、让学生自己设计好实验，并口头阐述相关实验器材及步骤。教师活动：根据实验目的，研究物体运动的特点、规律。引导学生从具体实例开始，提出问题：如何设计小车在重物下的运动实验？学生活动：思考实验过程并流利地口头阐述实验，包括设计思想、实施步骤和操作过程。点评：以前老师比较习惯直接告诉学生如何去做，使学生沿着老师指定的方向“轻松”前进，自然而然地养成了“饭来张口”的惰性，缺乏思考的积极性、主动性，虽然这儿不是重点，但可以顺便培养学生动脑思考的好习惯。2、引导学生熟练地摆好器材，进行合理、准确地操作，得到一条点迹清晰的纸带。教师活动：引导学生“三思而后行”，注意实验逻辑性、合理性及其相关注意事项，而确保准确，并巡视全场，对出现的问题予以及时纠正。学生活动：进行实验操作，注意把实验过程和已学过的“练习使用打点计时器”相对比，及时提出问题。点评：（1）在动手操作之前，可以让学生先在头脑中实验，提前思考实验顺序和注意事项；保证操作地顺利进行。（2）和已学实验进行对比，使学生很好地应用了比较法，且有助于加深记忆。（3）对学生出现的问题，可拿出来让全班同学参与解决，比如：“有的同学先松手，再开打点计时器电源，有的同学反之，哪种好？为什么？”这样让学生参与讨论，调动学生思考的积极性和主动性。3、选择纸带，并选好计数点，计算各计数点的瞬时速度填入表格。教师活动：①让学生思考，面对打出的纸带如何研究小车的运动？②引导学生学会计算各点瞬时速度的方法和表格处理方法。学生活动：①得到纸带上点的速度就代表物体运动速度这个结论。②用近似法计算各点瞬时速度，并填入表格，有待观察。中小学教育资源站（)，百万免费教育资源当下来，无须注册！中小学教育资源站点评：（1）在“为什么要计算各点瞬时速度”这个问题，要让学生自己思考分析，提高其分析问题的能力。（2）各点瞬时速度的计算虽然是已学内容，但牵扯到学生的计算能力及方法的理解，所以仍是一难点，不容忽视。4、由上述数据表格猜想出小车运动速度随时间的变化规律：速度与时间成正比。教师活动：鼓励学生大胆猜想，并一一列举学生的各种想法，了解学生猜想的原因，进行总结与点评，纠正盲目的瞎想。学生活动：大胆猜想，回答猜想原因，阐述猜想思路。点评：（1）以上活动可以说是实验的精华之一，是提高学生思维能力与探究能力的关键之举。但应注意，猜想也有学问，要让猜想尽可能正确，就得根据自己所学知识和自己积累的经验来寻找答案，否则正确的可能性就很小了。（2）通过学生回答，可以掌握学生思维习惯，了解学生的内心世界，可以达到知此知彼，对症下药。5、学生独立寻找直观地体现规律的方法：图象法。教师活动：提出体现物理规律的两种方法：1、公式法；2、图象法，得出图象法的直观优越性。学生活动：回答方法，并掌握图象法的直观优越性。点评：（1）用图象法来处理物理问题，探究物理规律，在物理学中是比较常用的，也是非常重要的。（2）此外，在这儿还培养了学生从优选择的习惯。6、掌握绘制图象的一般方法：描点法。根据实验数据绘制v-t图象。教师活动：强调绘制图象的方法，并提问引导描点法一般原则，强调作图的精确性，培养严谨的科学态度。学生活动：根据实验数据和坐标纸大小先确定标度，再准确描点，并用平滑的曲线进行连接。点评：描点法是作图的一种最基本的方法，最重点的两点：一是准确性（标度要合适），二是要用平滑曲线连接（要让尽可能多的点分布在线上，不在线上的点分布在两侧，离线较远的点删去）。最后还要注意美观性（使图象分布在坐标纸中央）。7、观察计算机作图，了解计算机作图优越性。教师活动：用Excel软件演示作v-t图。学生活动：认真观察、体会并和手工作图加以对比，争取课下独立完成。点评：学生每人一机可能有的学校条件不具备，但教师用机基本能实现，因此这儿作一演示，有计算机的学生课下可自行完成，对微机学习也是一个促进，没有条件的学生也可以增强感观认识，同时还能提高学生们兴趣，增强学生们学习主动性。8、根据所作图线来描述小车运动速度随时间的规律。教师活动：根据学生不同回答来进行总结、引导。培养其规律总结能力，语言表达能力。学生活动：回答：小车速度随时间逐渐增大；相同时间里，速度增量相同；成正比……点评：这里答案不唯一，应鼓励学生大胆表达，对正确的地方表扬，不合适的地方应引导、纠正，这样才能使学生加深印象，培养良好的思维习惯，提高创新意识、开阔思维。（三）课堂总结、点评这节课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、操作以及作图象的方法、原则，很好地提高了大家各方面的能力，同时又为后面学习这种匀变速运动打下了基础。中小学教育资源站（)，百万免费教育资源当下来，无须注册！中小学教育资源站（四）实例探究☆关于瞬时速度的图象与加速度的应用［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tva/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=tg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tva/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分析：方法A偶然误差较大。方法D实际上也仅由始末两个速度决定，偶然误差也比较大，只有利用实验数据画出对应的v－t图，才可充分利用各次测量数据，减少偶然误差。由于在物理图象中，两坐标轴的分度大小往往是不相等的，根据同一组数据，可以画出倾角不同的许多图线，方法B是错误的。正确的方法是根据图线找出不同时刻所对应的速度值，然后利用公式tva/算出加速度，即方法C。答案C☆关于实验的步骤［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。解析：（1）问A中应先通电，再放纸带。（2）D中取下纸带前应先断开电源。（3）补充步骤G：换上新纸带，重复三次。步骤顺序为：BFECADG★课余作业课后完成课本26页“问题与练习”中的习题。★“问题与练习”（P13）参考答案1、（1）v（m/s）：1516.418.119.421.122.523.9（2）略（3）近似为一条直线。2、对a是以速度15m/s的速度在匀速运动；对b是从静止开始做匀加速运动a=1.75m/s2；对c则是以v0=4m/s做匀减速运动，加速度为a=2/3m/s23、（1）略（2）有道理4、略★教学体会思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养中小学教育资源站（)，百万免费教育资源当下来，无须注册！中小学教育资源站学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花，水中月。