《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。
一位优秀的教师不打无准备之仗,会提前做好准备,作为教师准备好教案是必不可少的一步。教案可以让学生更好地进入课堂环境中来,帮助教师能够井然有序的进行教学。那么如何写好我们的教案呢?为此,小编从网络上为大家精心整理了《高一物理教案:《探究小车速度随时间变化的规律》教案五》,相信您能找到对自己有用的内容。
高一物理教案:《探究小车速度随时间变化的规律》教案五
重/难点
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。
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。
重/难点分析
重点分析:作图连线时不能用折线连,速度的实际变化应该是比较平滑的,所以,要用一条平滑的曲线来“拟合”这些点,这样曲线反映的规律应该与实际情况更接近。如果一旦出现明显偏离较大的点,我们可以认为是测量误差过大、测量中出现偏差所造成的。可以将这个点视为无效点。但是这个点我们要仍然保留在坐标纸上,因为我们要尊重实验事实,这毕竟是我们的第一手资料,是原始数据。
难点分析:测量包含某个所研究的点在内的一段时间内的位移△x,同时找出对应的时间△t,根据v=Δx/Δt算出该点附近的平均速度,把它当作计时器打下这个点时的瞬时速度。利用图像法求加速度时我们可以任意选两个间隔较远的点,找出它们的坐标值(注意这两个点不能是我们表格中已测得的点),然后再把的它们的坐标值代人到公式a=△v/△t =()/()中,求出加速度,就能更详细地知道物体的运动情况。
突破策略
一、进行实验
实验过程参考提示:
1.把一端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,启动电源,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。
3.换上新纸带,重复操作三次。
二、处理数据
我们可以选一个清晰的点作为计时的起点。还可以选择计数点,建议在测量前每五个点选一个计数点。
在测量时,选好计时起点后,测量以后的各个计数点与这个计时起点的距离。
这样做是每次都不需要挪动刻度尺,测出每两个点间的距离,这样能减少测量误差。
测量包含某个所研究的点在内的一段时间内的位移△x,同时找出对应的时间△t,根据v=Δx/Δt算出该点附近的平均速度,把它当作计时器打下这个点时的瞬时速度。
参考提示:
(1)选择所打纸带中最清晰的一条,舍掉开头一些过于密集的点,找一个适当的点当作计时起点。
(2)选择相隔0.1 s,即中间空四个点的时间间隔的若干计数点进行测量,把数据填入表格。
(3)计算各点的瞬时速度,填人自己设计的表格中,可参考课本表格。
三.作出速度一时间图象
有了原始数据,确定运动规律的最好办法是作速度一时间图象,这样具体的运动规律才能更直观地显现出来。
以时间t为横轴、速度v为纵轴,建立坐标系,把刚才所填表格中的各点在速度一时间坐标系中描出,要注意选择合适的标度哟!要使图象尽量分布在坐标平面的大部分面积。
不能用折线连,速度的实际变化应该是比较平滑的,所以,要用一条平滑的曲线来“拟合”这些点,这样曲线反映的规律应该与实际情况更接近。
在连线时,还要注意使连线两侧的点数大致相同。如果出现了有一个点明显偏离绝大部分点所在的直线.那该怎么办呢?
如果一旦出现明显偏离较大的点,我们可以认为是测量误差过大、测量中出现偏差所造成的。可以将这个点视为无效点。但是这个点我们要仍然保留在坐标纸上,因为我们要尊重实验事实,这毕竟是我们的第一手资料,是原始数据。
教师在与学生交流的过程中体现科学探究要尊重实验事实的严谨科学态度。
求加速度时如果贪图方便取已测得的表格中的数据点来求加速度,那么我们就没必要作图了,直接从表格中找两个数据代人公式算不就行了吗?或者我们也根本不需要测那么多的数据,只测量两组数就够了。这样就失去了作图的意义。
我们求加速度的方法有两个,一个是公式法,可以直接用两组数据代入公式;另一个就是我们今天的图象法。
我们可以任意选两个间隔较远的点,找出它们的坐标值(注意这两个点不能是我们表格中已测得的点)。然后再把的它们的坐标值代人到公式a=△v/△t =()/()中,求出加速度,就能更详细地知道物体的运动情况。
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表所示:
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=tanα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a=△v/△t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
解析: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,减小偶然误差。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a=△v/△t算出加速度,即方法C。
突破反思
本节课我们主要是运用探究式学习的方式用打点计时器来测量小车的速度随时间变化的规律。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,很好地提高了同学们各方面的能力,同时又为后面学习这种匀变速运动打下了基础。
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?
一名优秀的教师就要对每一课堂负责,教师要准备好教案,这是每个教师都不可缺少的。教案可以让学生能够听懂教师所讲的内容,让教师能够快速的解决各种教学问题。那么一篇好的教案要怎么才能写好呢?小编经过搜集和处理,为您提供高一物理教案:《探究小车速度随时间变化的规律》教案七,供大家借鉴和使用,希望大家分享!
高一物理教案:《探究小车速度随时间变化的规律》教案七
教材分析
本节是个学生实验,用打点计时器研究小车在重物牵引下的运动,探究小车的运动特点和规律。教学的核心是引导学生实际研究小车在运动中速度随时间变化的规律,目的是让学生通过科学探究活动来完成。通过实验探索过程,体验运动规律探索的方法。小车在重物牵引下运动看似简单,但就其研究问题的过程和方法是具有基础性和典型性的。重视获取知识的过程,让学生体验一种从实验研究中获取数据、作出图象、分析图象、寻找规律的科学思维方法和能力。这种科学思维方法贯穿整个物理实验,因此教学中必须让学生亲自动手做实验。教材设计这个学生实验为一节,建议用2课时完成。
教学目标
1.知识与技能
(1)根据相关实验器材,设计实验并熟练操作。会运用已学知识处理纸带,求各点瞬时速度。
(2)会用表格法处理数据,并合理猜想。巧用v-t图象处理数据,观察规律。
(3)掌握画图象的一般方法,并能用简洁语言进行阐述。
2.过程与方法
(1)初步学习根据实验要求设计实验、发现某种规律的探究方法。对打出的纸带,会用近似的方法得出各点瞬时速度。
(2)初步学会根据实验数据进行猜测、探究、发现规律的方法。
(3)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。
3.情感、态度与价值观
(1)通过对小车运动的设计,培养积极主动思考问题的习惯,并锻炼思考的全面性、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,培养实事求是的科学态度,能灵活地运用科学方法来研究问题、解决问题,提高创新意识。
教学重难点
教学重点
1.由实验数据得出v-t图象。
2.由v-t图象得出小车的速度随时间变化的规律。
教学难点
1.实验探究过程注意事项。
2.实验数据的处理。
教学准备
1、多媒体课件;
2、学生完成相应预习内容;
3、学生课前查阅相关背景资料,搜集有关资料。
教学过程
一.实验目的
(1)练习使用打点计时器
(2)探究小车速度随时间变化规律。
【设计意图】引导学生明确本实验的实验目的。
二.实验器材
①附有滑轮的长木板 ②小车 ③带小钩的细线 ④25 g的钩码3个,也可以用50 g的钩码或用沙子和小桶代替钩码,用弹簧测力计或天平称量 ⑤打点计时器 ⑥纸带 ⑦刻度尺 ⑧学生电源、导线
【设计意图】引导学生掌握本实验需要的实验器材。
三.实验原理
把纸带跟运动的物体连接在一起,并穿过打点计时器。这样纸带上的点不但记录了物体的运动时间,而且相应地表示运动物体在不同时刻的位置。研究这些点的情况,就可以了解物体的运动情况。
思考与讨论:
小明与他的同伴在做探究小车速度随时间变化的规律的实验时,由于他的同伴不太明确该实验的目的及原理,他从实验室里借取了如下器材:①打点计时器;②天平;③低压直流电源;④细绳;⑤纸带;⑥小车;⑦钩码;⑧秒表;⑨一端附有定滑轮的长木板。
小明看后觉得不妥,让我们共同讨论一下,哪些器材必须使用,哪些多余,还缺少什么器材。
交流讨论:1.打点计时器是一种计时仪器,因此不需要秒表来测时间,故⑧多余。
2.打点计时器使用低压交流电源,因此③低压直流电源多余,然后,器材中没有低压交流电源,故缺少低压交流电源。
3.该实验不需要测量小车或钩码的质量,故②天平多余。
结论:必须使用的器材有:①④⑤⑥⑦⑨
多余的器材有:②③
缺少的器材有:低压交流电源。
方法小结:实验器材的选取不能死记硬背,在记忆时要结合实验目的和实验过程。
【设计意图】引导学生明确实验原理等。
四.实验步骤
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,细绳应与木板平行.
3.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。
4.先接通电源,后让纸带运动。
5.打点结束后立即关闭电源。
【设计意图】引导学生能按正确的实验步骤完成实验。
五.数据处理
t 怎样分析和选取纸带上的点
开头过于密集的点舍掉,从清楚的点开始,每隔五个间隔取一个计数点,(每两个计数点之间的时间间隔是0.1s);
取六个点,标号 0,1,2,3,4,5
t 如何计算所取点的速度?
平均速度 → 瞬时速度(如何测△x)
t 如何设计表格记录数据?
1.列表法
2、图象法(v - t 图象):
① 根据所得数据,选择合适的标度建系(图象尽量分布在坐标系平面的大部分面积)
② 根据所得数据确定点的位置,观察和思考点的分布规律。
③ “拟合”图象: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,画出一条直线,让尽可能多的点处在这条直线上,其余均匀分布,去掉偏差太大的点
【设计意图】引导学生采取合适的方法来处理实验数据。
六.注意事项
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,细绳应与木板平行.
3.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。
4.先接通电源,后让纸带运动。
5.打点结束后立即关闭电源。
【设计意图】引导学生分析本实验有哪些注意事项。
例1:在实验“探究小车速度随时间变化的规律”中,我们采用的正确方法是:( )
A 舍掉开头过于紧密的点,找一个适当的点当作计时起点。
B 、为了实验精确,选取纸带上第一个点作计时起点
C 、每相邻计数点的时间间隔只能取0.1s。
D 、每相邻计数点的时间间隔可视打点密度而定,可取0.02s 、0.04s 、…n×0.02s均可。
例2:在探究小车速度随时间变化规律的实验中,下列哪些器材是本实验必须的?___
①打点计时器 ②天平 ③低压直流电源 ④细绳 ⑤纸带 ⑥小车 ⑦钩码 ⑧秒表 ⑨一端有滑轮的长木板
达到实验目的还需器材是: ___
【设计意图】通过练习题,让学生更加理解和掌握用图像法分析物理运动状态的方法。
教学反思
本节课注意理论和实际相结合,激发学习兴趣理论联系实际是激发学生学习兴趣,启迪学习动机,活跃课堂气氛的一种重要方法。在日常生活中有许多物理现象是趣味性习题的好素材。
文章来源:http://m.jab88.com/j/9042.html
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