高一物理上册必修1《探究小车速度随时间变化的规律》教案【一】
教学准备
教学目标
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.
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的瞬时速度.
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.
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系，可引申到各事物间的关联性，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.
教学重难点
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、规律的探究.
教学工具
多媒体、板书
教学过程
一、实验目的
1.进一步练习使用打点计时器
2.利用v-t图象处理数据，并据此判断物体的运动性质
3.能根据实验数据求加速度
二、实验器材
打点计时器、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源.
三、实验原理
1.利用打点计时器所打纸带的信息，代入计算式
即用以n点为中心的一小段位移的平均速度代替n点的瞬时速度.
2.用描点法作出小车的v-t图象，根据图象的形状判断小车的运动性质.若所得图象为一条倾斜直线则表明小车做匀变速直线运动.
3.利用v-t图象求出小车的加速度.
四、实验步骤
1.如图所示，把附有滑轮的长木板放在实验桌上，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，使细绳跨过滑轮，下边挂上钩码，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，接通电源后，释放小车，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.
4.换上新的纸带，重复实验两次.
5.增减所挂钩码，按以上步骤再做两次实验.
五、数据处理
1.表格法
(1)从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开始一些比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个点，作为计数始点，以后依次每五个点取一个计数点，并标明0、1、2、3、4…测量各计数点到0点的距离x，并记录填入表中，如图所示.
(2)分别计算出与所求点相邻的两计数点之间的距离Δx1、Δx2、Δx3…
(3)计算平均速度，用平均速度代替相关计数点的瞬时速度，填入上面的表格中.
(4)根据表格中的数据，分析速度随时间怎么变化.
2.图象法
(1)在坐标纸上建立直角坐标系，横轴表示时间，纵轴表示速度，并根据表格中的数据在坐标系中描点.
(2)画一条直线，让这条直线通过尽可能多的点，不在线上的点均匀分布在直线的两侧，偏差比较大的点忽略不计，如图所示
((3)观察所得到的直线，分析物体的速度随时间的变化规律.
(4)据所画v-t图象求出其斜率，就是小车运动的加速度.
六、误差分析
1.木板的粗糙程度不同，摩擦不均匀.
2.根据纸带测量的位移有误差，从而计算出的瞬时速度有误差.
3.作v-t图象时单位选择不合适或人为作图不准确带来误差.
七、注意事项
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，等打点稳定后，再释放小车.
3.打点完毕，立即断开电源.
4.选取一条点迹清晰的纸带，适当舍弃点密集部分，适当选取计数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的时间间隔T等于多少秒.
5.要防止钩码落地，避免小车跟滑轮相碰，当小车到达滑轮前及时用手按住.
6.要区分打点计时器打出的计时点和人为选取的计数点，一般在纸带上每隔4个点取一个计数点，即时间间隔为t=0.02×5 s=0.1 s.
7.在坐标纸上画v-t图象时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图象尽量分布在较大的坐标平面内.
实验探究一、实验过程的理解
例：在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中，按照实验进行的先后顺序，将下述步骤的代号填在横线上________.
A.把穿过打点计时器的纸带固定在小车的后面
B.把打点计时器固定在长木板的没有滑轮的一端，并连好电路
C.换上新的纸带，再重复做两次
D.把长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面
E.使小车停在靠近打点计时器处，接通电源，放开小车，让小车运动
F.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，另一端吊着合适的钩码
G.断开电源，取出纸带
【答案】 DBAFEGC
实验探究二、实验数据的处理
例：在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，如图所示为记录小车运动情况的一条纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔T=0.1 s.
(1)计算D、C、B各点的瞬时速度，vD=________m/s，vC=________m/s，vB=________m/s.
(2)在如图2-1-5所示坐标系中作出小车的v-t图像，并根据图像求出a=________.
【答案】 (1)3.90 2.64 1.38
(2)图12.6 m/s2
实验探究三、实验的改进与创新
例：利用如图所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度。一斜面上安装有两个光电门，其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处，光电门甲的位置可移动。当一带有遮光片的滑块自斜面上滑下时，与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所用的时间t。改变光电门甲的位置进行多次测量，每次都使滑块从同一点由静止开始下滑，并用米尺测量甲、乙之间的距离s，记下相应的t值;所得数据如下表所示。
完成下列填空和作图：
(1)若滑块所受摩擦力为一常量，滑块加速度的大小a、滑块经过光电门乙时的瞬时速度vt、测量值s和t四个物理量之间所满足的关系式是__________________________________
________________________________________________________________________;
(2)根据表中给出的数据，在给出的坐标纸上画出t(s) -t图线;
(3)由所画出的t(s) -t图线，得出滑块加速度的大小为a=________m/s2。(保留2位有效数字)
[答案] (1)
(2)如图所示
(3)2.0(在1.8～2.2范围内都可)
规律总结
1.实验器材的创新[对应题干部分]
(1)光电门与计时器相连可以测出遮光片通过光电门的时间Δt，由于Δt很短，从而可用Δt(d)求出滑块通过光电门的瞬时速度。
(2)两光电门同时与计时器相连，可测出滑块在两光电门间运动的时间。
(3)相对打点计时器，光电门对滑块运动无影响，测量结果精度更高。留学群
2.实验原理的创新
滑块在斜面上做匀加速直线运动，因滑块释放位置固定，滑动经过光电门乙的瞬时速度vt不变，故由光电门乙向上的逆运动为匀减速运动，
，结合此式可求加速度a。
3.数据处理方法的创新
本实验利用“化曲为直”思想，将s-t的非线性关系转化为t(s) -t的线性关系，描点作图，由图线的斜率确定物体的加速度a。
另外，还可以从以下两个方向创新：(1)若滑块的初速度为零，位移与时间的关系式为
，则可作出s--t2的图线，由k=
求出滑块的加速度。 (2)用光电门测出滑块经过光电门甲的时间Δt甲，由v甲=
计算出滑块在光电门甲处的速度v甲，再由
都可确定滑块在斜面上的加速度a。
课后小结
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.
板书
2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律
1.实验目的
2.实验原理
3.实验器材
4.实验步骤
5.处理数据
(1)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
(2)作图象：描点连线作图后，得到的图象是一条倾斜的直线
6.误差分析
7.实验探究
高一物理上册必修1《探究小车速度随时间变化的规律》教案【二】
教学准备
教学目标
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。3.各点瞬时速度的计算.4.对实验数据的处理、规律的探究.
教学重难点
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、规律的探究.
教学工具
ppt课件
教学过程
一、回顾引入：
[讨论与交流]
进行实验前，让学生先回顾上一章是怎样使用打点计时器的，讨论后回答.
生1：把打点计时器固定好，装好纸带.开启电源，手水平地拉动纸带，纸带上就会打出一行小点.
生2：不，老师，他忘了及时关闭电源.
师：对，千万别忘了及时关闭电源.这样做的好处是什么?为什么要这样做?
生3：为了节省电能，因为国家电力能源紧张.
生4：不，因为打点计时器是按间歇工作设计的，所以长期工作可能会因线圈发热而损坏.这样做是为了保护打点计时器.
师：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呢?
要想探究一个物体随时间变化的规律，必须知道物体在一系列不同时刻的速度.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，再通过对纸带的分析、计算得到各个时刻的瞬时速度.
让学生自己设计好实验，井口头阐述相关实验器材及步骤.
生：实验中需要的器材应该有：附有滑轮的长木板，小车，带小钩的细线，钩码，打点计时器，纸带，刻度尺，学生电源，导线等.
生：我们是在钩码的牵引下让小车运动的，为了研究小车的速度随时间变化的规律，需要把打点计时器固定在长木板上.让小车拖动纸带运动，然后我们再研究所打纸带上的点，从而得出小车的运动情况.
生：为了得到打点清晰、较好的纸带，我们最好是多打几条纸带.
生：我们分别选两个、三个、四个钩码来牵引小车，看小车的运动快慢情况，速度的变化情况.
教师及时评价学生的讨论结果，适时指出不当之处，肯定学生的创新和正确的地方.
教师课件投影参考实验过程.
投影展示的内容
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.
引导学生熟练地摆好器材，进行合理、准确的操作，得到一条点迹清晰的纸带.学生进行实验，老师巡回指导，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，而且确保准确，并巡视全场，对出现的问题予以及时纠正.帮助实力较弱的小组实现实验.
学生进行实验操作，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;保证操作的顺利进行.
(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;有的同学则反之.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.
二、处理数据
师：我们通过打点计时器得到了若干条纸带，采集了第一手资料，面对打出的纸带如何研究小车的运动呢?接下来我们采集数据，处理数据.
学生讨论怎样选择纸带，如何测量数据，如何设计表格，填写数据.
[课堂交流]
生1：要选择一条最清晰的纸带.
生2：开始的几个点不清晰，该怎么测啊!
生3：我建议舍去这几个点算了.
生4：对啊，计时起点是人为选取的，我们可以找一清晰的点开始当作计时的起点.
教师及时评论学生的讨论，肯定学生的成绩.
师：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，建议你们在测量前每五个点选一个计数点.
学生实时测量，教师巡回指导，指出学生中出现的问题.
师：大家在测量时，我建议你们在选好计时起点后，测量以后的各个计数点与这个计时起点的距离.大家想想，这样做，有什么好处?
生：我们是每两个计数点间就测量一个数据.这不是一样吗?
师：我说的就是你这种做法是合适的，大家就此讨论.
生：他这样做是每次都要挪动刻度尺，测出每两个点间的距离，而我的做法与老师您说的一样，我感觉这样能减少测量误差.
学生测量数据，记录结果.
教师引导学生学会计算各点瞬时速度的方法和表格处理方法.
师：大家想想怎样计算计数点的瞬时速度.
师：大家可以参考按他说的做，这在近似计算来看，还是个很好的方法。
学生算出各个计数点的瞬时速度，并填人自己设计的表格中.
教师课件投影参考提示：投影展示的内容(接上次投影中的三条)
参考提示：
4.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.
5.选择相隔o.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.
6.计算各点的瞬时速度，填人自己设计的表格中，可参考课本第34页表格.
三.作出速度一时间图象
师：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.
[讨论与交流]
学生回顾上一章中描画手拉纸带的速度一时间图象的情景，讨论如何在本次实验中描点、连线.
生：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，
师：要注意选择合适的标度哟!否则，作后看看你的图与别人的有什么不同?(要使图象尽量分布在坐标平面的大部分面积)
师：请同学们注意观察和思考你所描画的这些点的分布规律.
生1：我看描出的这些点都大致落在一条直线上。
生2：我们的也是.
师：我们是用折线连呢，还是怎样连?
生：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.
师：在连线时，还要注意使连线两侧的点数大致相同.
学生连线，教师指导，随时回答学生可能提出的问题.
生：我们这儿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?
师：这个问题很典型，大家对此进行一下讨论.
生：大概是那一瞬时小车的速度瞬时突变了.
生：我看小车的运动快慢还是比较均匀的，那一点的速度值可能是测量或计算出了问题.
师：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。
生：那这个点我们就可以擦去不用了.
师：不是的，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。
[课堂交流]
师：下面我用计算机绘制速度一时间图象，演示给大家看，大家有机会可以到微机室或家中电脑前亲自体验一下哟!
观察计算机作图，了解计算机作图的优越性.
教师用Excel软件演示作v—t图.
学生认真观察、体会并和手工作图加以对比，争取课下独立完成.
演示过程与方法：打开Excel工作簿可以看到行和列，行号用1、2、3……表示;列号用A、B、C……表示.将自变量时间的数值从某一单元格开始输入，在同一列中将其他时间值一一输入.在相邻的右侧一列中将速度值一一输入，注意速度值要与时间值相对应.也可以在同一行中依次输入时间和速度，下一行中再次输入第二组时间和速度，直至全部输入完毕.用鼠标选中这些数据.再用鼠
标左键单击“图表向导”按钮，出现“图表类型”窗口，选“散点图”，选“确定”按钮，弹出“图表标题输入框”，输入相应的字符后选“下一步”按钮，直到“完成”.出现由点组成的图表，用鼠标右键单击绘图区中任何一个数据点，出现下拉式菜单，选“添加趋势线”，弹出“添加趋势线”窗口，选择“线性”趋势;打开该窗口的“选项”，对其中“显示公式”左侧的小方格用鼠标左键单击出现“√”号后，按“确定”.则图表框中出现一条直线，这就是经过计算机做最佳“拟合”后的。—图象，并显示出一个表明该图象的函数式.
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，同时还能提高学生的兴趣，增强学生学习的主动性.
[小结]
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.