2.1实验:探究小车速度随时间变化的规律
一、学习目标:
1.进一步熟悉打点计时器的原理和使用方法。
2.学会使用打了点的纸带研究物体的运动情况。
二、学习重点:
1.打点计时器的的使用。
2.纸带上数据的处理。
学习难点:对纸带的处理。
三、知识链接:
1.打点计时器原理
电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器,它的工作电压是4~6V,电源
频率是50Hz,它每隔0.02s打一次点。电火花计时器是利用火花放电在纸带上打出
小孔而显示出点迹的计时仪器,使用220V交流电压,当电源频率为50Hz时,它每
隔0.02s打一次点。
2.注意事项
①打点计时器在纸带上应打出轻重合适的小圆点,如遇到打出的是短横线,应
调整一下振针距复写纸片的高度使之增大一点。
②使用计时器打点时,应先接通电源,待打点计时器稳定后,再释放纸带。
③释放物体前,应使物体停在靠近打点计时器的位置。
④使用电火花计时器时,应注意把两条白纸带正确穿好,墨粉纸盘夹在两纸带之
间,使用电磁打点计时器时,应让纸带通过限位孔,压在复写纸下面。
四、学习过程(实践体验20分钟)
(一)、根据课本图2。1—1思考并回答以下问题。
1.本实验所需实验器材是:
。2.实验步骤
(1)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)把一条细绳拴在小车上,细绳跨过滑轮,下边挂上台适的钩码,把纸带穿过打点计时器并把它的一端固定在小车的后面。实验装置见图。
(3)把小车放在处,先接通,放开,让小车运动,打点计时器就在纸带上打下一系列的点。换上新纸带,重复实验三次。
3.数据处理
(1)从三条纸带中选择一条比较理想的使用,舍掉开头的比较密集的点子,在后边便于测量的地方找一个开始点,我们把每打五次点的时间作为时间的单位,也就是T=0.02×5=0.1s,在选好的开始点下面标明0,在第六点下面标明1,在第十一点下面标明2,在第十六点下面标明3……标明的点O,1,2,3……叫做记数点,两个相邻记数点间的距离分别是S1,S2,S3
(2)测出各段位移S1,S2,S3,……S6的长度,把测量结果填入课本表中。
(3)根据测量结果,计算出各计数点对应的瞬时速度也填入课本的表中
思考:1、钩码的质量适当大一些,还是可以不做要求,为什么?
2、在本实验中,计算一下各连续相等的时间间隔内位移之差。从中你是否会发现什么规律?
(二)、作出速度—时间图象
五、达标检测:
1.电磁打点计时器是一种使用__________(交流?直流?)电源的________仪器,它的工作电压是__________伏特。当电源频率是50赫兹时,它每隔________s打一次点。
2.根据打点计时器打出的纸带,我们可以从纸带上直接得到的物理量是()
A.时间间隔B.位移c.加速度D.平均速度。
3.关于计数点的下列说法中,哪些是正确的?()
A.用计数点进行测量计算,既方便,又可减小误差:
B.相邻计数点间的时间间隔戍是相等的;
C.相邻计数点间的距离麻当是相等的;
D.计数点是从计时器打出的实际点中选出来,相邻计数点间点痕的个数相等。
4.本实验中,关于计数点间时间间隔的下列说法中正确的有()
A.每隔四个点取一个计数点,则计数点问的时间间隔为0.10秒;
B.每隔四个点取一个计数点,则计数点间的时间间隔是O.08秒:
C.每隔五个点取一个计数点,则计数点问的时间间隔为0.08秒;
D.每隔五个点取一个计数点,则计数点间的时间间隔为0.10秒:
E.每五个点取一个计数点,则计数点间的时间间隔为0.08秒。
5.接通电源与让纸带(随物体)开始运动,这两个操作的时间关系应当是:()
A.先接通电源,后释放纸带:B.先释放纸带,后接通电源;
C.释放纸带的同时接通电源;D.先接通电源或先释放纸带都可以。
6.当纸带与运动物体连接时,打点计时器在纸带上打出点痕,下列关于纸带上的点痕说法中,哪些是正确的?
A.点痕记录了物体运动的时间:
B,点痕记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移;
C.点在纸带上的分布情况,反映了物体的质量和形状;
D.纸带上点痕的分布情况,反映物体的运动情况。
7.打点计时器振针打点的周期,决定于:()
A.交流电压的高低;B.交流电的频率;
C.永久磁铁的磁性强弱;D.振针与复写纸的距离。
8.采取下列哪些措施,有利于减少纸带受到摩擦而产生的误差?()
A.改用直流6伏电源;B.电源电压越低越好;
C.用平整的纸带,不用皱折的纸带;D.纸带理顺摊平,不让它卷曲、歪斜。
8.如图所示的四条纸带,是某同学练习使用打点计时器得剑的纸带的右端后通过打点计时器。从点痕的分布情况可以断定:纸带________是匀速通过打点计时器的,纸带______是越走越快的,纸带——是先越走越快,后来又越走越慢。
9.若所用电源频率是50赫,图中D纸带,从A点通过计时器到B点通过计时器,历时____s,位移为_______米,这段时间内纸带运动的平均速度是_____m/s。BC段的平均速度是_________m/s,而AD段的平均速度是_______m/s。
10.在研究匀变速直线运动的实验中,打点计时器在纸带上打出了一系列的点,其中a、b、c、d,e、f、g、h是连续的8个点。若选a点为第1计数点,将刻度尺的零刻度对准点a时,可测得ab=O.9cm,ac=2cm,ad=3.3cm,ae=4.8cm,水6.5cm,ag=8.4cm,ah=10.5cm,因为________,所以物体的运动是匀加速直线运动.若打点计时器每打相邻两点的时间间隔为O.02s,则b点的瞬时速度为________,g点的瞬时速度为_______,物体运动的加速度为_________。
《实验:探究小车速度随时间变化的规律》教学设计
1、实验目的。
(1)练习打点计时器的使用,知道如何处理纸带上点的数据和求瞬时速度的方法。
(2)能运用v—t图像探究小车速度随时间变化的规律。
2、实验原理。
(1)利用打点计时器在纸带上打的点的信息,求出各点的瞬时速度。(某点的瞬时速度可以认为等于该点相邻两点之间的平均速度)
(2)在v—t图像描绘各点,作出v—t图像,判断小车的运动情况,并计算小车的加速度。
3、实验器材。
小车,细绳,钩码,长木板,电磁打点计时器,低压交流电,纸带,刻度尺,导线若干。
4、实验步骤。
(1)把一端有定滑轮的长木板固定在桌面上,并使定滑轮伸出桌面,固定好打点计时器,连接好电路,如上图所示。
(2)按上图所示连接好装置后,接通电源,当打点计时器稳定后释放小车,让小车拉着纸带运动,打完一条纸带后立即关掉电源,换一条纸带重复操作两次。
(3)在这三条纸带中选择最清晰的一条,舍掉开始最密集的点,选择连续的相隔0.1s的若干的计数点进行计算每点的瞬时速度。把数据填入事先设计好的表格中。
(4)作出v—t图像,把数据描绘到图像中,用一条直线描述各个点,尽量让更多的点拟合直线。
实验结论:观察到实验数据,可以用一条直线拟合,在误差范围内,连接各点后图像是一条直线,说明小车的速度随时间均匀增大,加速度恒定。
实验:探究小车速度随时间变化的规律教案分析
知识与技能
1.根据相关实验器材,设计实验并熟练操作.
2.会应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.
过程与方法
1.初步学会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的瞬时速度.
3.初步学会根据实验数据进行猜想、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.
5.通过实验探究过程,进一步熟练打点计时器的应用,体验瞬时速度的求解方法.
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,可引申到各物体间的关联性,使自己融入社会.
5.通过经历实验探索过程,体验运动规律探索的方法.
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:
1、各点瞬时速度的计算
2、对实验数据的处理规律的研究
教学过程
新课引入
物体的运动通常是比较复杂的。放眼所见,物体的运动规律各不相同。在生活中,人们跳远助跑、水中嬉戏……在自然界了,雨滴下落,猎豹捕食,蚂蚁搬家……这些运动中多有速度的变化。
物体的速度变化存在规律吗?怎样探索复杂运动蕴含的规律?怎样探索复杂运动蕴含的规律呢?
要探究一个物体随时间变化的规律,必须知道物体在不同时刻的速度。直接测量瞬时速度是比较困难的,我们可以借助打点计时器先记录物体在不同时刻的位置,在通过对纸带的分析,计算得到各个时刻的瞬时速度。
新课教学
一、进行实验
1、步骤(略)
2、实验注意问题
①开始释放小车时,应使小车靠近打点计时器
②先接通电源,再释放小车,当小车停止运动时应及时关闭电源
③需防止钩码落地和小车与滑轮相撞,当小车到达滑轮前及时用手按住它
④钩码个数适当,以免a过大点太少。应以50cm的纸带取得20~40个连续点为佳
二、数据分析
1、纸带的选取和处理
①多条纸带中选取一条点迹清晰且点迹排成直线的纸带进行处理。
②舍掉开头一段过于密集的,找一个适当的点做计时起点,为了减少测量误差和便于计算,每隔4个“计时点”选取一个“计数点”进行测时,相邻计数点的时间间隔为0.1秒
③测量距离时从选取的计时起点到各个计数点的距离
提问:瞬时速度的计算方法
2、数据处理:用描点法做速度—时间图象
①把各点的瞬时速度填入下表
位置编号
0
1
2
3
4
5
时间t/s
速度
②做v—t图象
⑴建立坐标系,纵坐标轴为速度v,横坐标轴为时间t
⑵对坐标轴进行适当分度,使测量结果差不多布满坐标系
⑶描出测量点,应尽可能清晰
⑷用一条光滑的曲线(直线)连接坐标系中的点
明显偏离的点视为无效点,连线时应使连线两侧的点分布大致相同
出示一组数据让学生在黑板上描出图象
⑸从最终结果看出小车的v—t图象是一条倾斜的直线
三、对v—t图象的认知
1、图象的物理意义:反映了速度随时间变化的规律不是物体运动的轨迹
2、可以从图象上得到任一时刻的速度
四、例题分析
例1、为了计算加速度,最合理的方法是…………………………()
A、根据任意两计数点的速度公式算出加速度
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对应的速度、时间,由公式求出加速度
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、一辆汽车关闭发动机后,以一定的初速度86km/h冲上一段倾斜的长直公路,每隔5s读取一次汽车速度表的示数,记录如下切做了响应的单位换算:
时间t/s
0
5
10
15
20
25
30
速度v/(km/h)
86
81
76
70
65
59
54
速度v/(m/s)
23.4
22.5
21.1
19.4
18.1
16.4
15.0
由以上数据用描点法作出汽车速度与时间关系的图线。
作业:书后习题1、2、3、4
5、如图所示,是某质点做直线运动的v—t图象,请回答下列问题:
(1)尽可能详细地描述质点分别
在AB、BC、CD段的运动;
(2)质点在2s末的速度多大?
2.1实验:探究小车速度随时间变化的规律学案
【学习目标】
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。
【重点难点】
1、各点瞬时速度的计算。
2、对实验数据的处理、规律的探究。
【典型例题】
例1、在探究小车速度随时间变化规律的实验中,得到一条记录小车运动情况的纸带,如图所示。图中A、B、C、D、E为相邻的计数点,相邻计数点的时间间隔为T=0.1s。
⑴根据纸带上的数据,计算B、C、D各点的数据,填入表中。
⑵在坐标纸上作出小车的v-t图像。
(3)由v-t可知小车的加速度为?
位置编号ABCDE
时间t/s00.10.20.30.4
瞬时速度v/(ms-1)
例2、某校实验小组的同学们在研究匀变速直线运动的实验中,算出小车经过各计数点时的瞬时速度如下表:
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,下面几种做法最合理的是()
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=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
【当堂训练】
1.在研究匀变速直线运动的实验中,如图所示,为一次记录小车运动情况的纸带,图中A、B、C、D、E为相邻的记数点,相邻记数点间的时间间隔T=0.1s。
⑴根据_______可判定小车做_________运动。
⑵根据________计算各点的瞬时速度,且vA=,vB=,vC=,vD=,vE=。
⑶在图所示的坐标中作出小车的v一t,图线,并根据图线求出a=_____。
⑷将图线延长与纵轴相交,交点的速度是_______,此速度的物理意义是_______。
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。
【学后反思】
___________________________________________________________________
文章来源:http://m.jab88.com/j/15603.html
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