2022年人教版高中物理必修1 第2章第1節(jié) 2-1實(shí)驗(yàn) 探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的關(guān)系（教案）

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1、2022年人教版高中物理必修1 第2章第1節(jié) 2-1實(shí)驗(yàn) 探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的關(guān)系（教案） 【知識(shí)與技能】 1、能熟練使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。 2、會(huì)根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并完成操作。 3、會(huì)處理紙帶求各點(diǎn)瞬時(shí)速度 。 4、會(huì)設(shè)計(jì)表格并用表格處理數(shù)據(jù)。 5、會(huì)用v-t圖像處理數(shù)據(jù)，表示運(yùn)動(dòng)規(guī)律 6、掌握?qǐng)D象的一般方法，并能用語(yǔ)音描述運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。 【過(guò)程與方法】 1、初步學(xué)習(xí)根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究某種規(guī)律的研究方法。 2、經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)過(guò)程，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并做好調(diào)整。 3、初步學(xué)會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)規(guī)律的探究方法。。 【情感態(tài)度與價(jià)值觀】 1、體會(huì)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路

2、，體會(huì)物理學(xué)的研究方法。 2、培養(yǎng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié) 果作出分析判斷并得出結(jié)論。 【教學(xué)過(guò)程】 ★實(shí)驗(yàn)?zāi)康? (1)進(jìn)一步練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器． (2)會(huì)利用平均速度求瞬時(shí)速度． (3)會(huì)利用v－t圖象處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并據(jù)此判斷物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)． (4)能根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求加速度． ★實(shí)驗(yàn)原理 1．瞬時(shí)速度的計(jì)算：各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度可用以該點(diǎn)為中間時(shí)刻的一段時(shí)間內(nèi)的平均速度來(lái)代替：vn＝ 2．根據(jù)v－t圖象判斷運(yùn)動(dòng)性質(zhì)：用描點(diǎn)法可作出小車(chē)的v－t圖象，根據(jù)圖象的形狀可判斷小車(chē)的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。 3．加速度的計(jì)算：利用v－t圖象的斜率求出小車(chē)的加速度。 ★實(shí)驗(yàn)器材 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、一端附有滑輪的長(zhǎng)木

3、板、小車(chē)、紙帶、復(fù)寫(xiě)紙片、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、交流電源。 ★實(shí)驗(yàn)步驟 1．如圖所示，把附有滑輪的長(zhǎng)木板放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上沒(méi)有滑輪的一端，連接好電路。 2．把一條細(xì)繩拴在小車(chē)上，使細(xì)繩跨過(guò)滑輪，下邊掛上鉤碼，把紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并把紙帶的一端固定在小車(chē)的后面。 3．把小車(chē)停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，接通電源后，釋放小車(chē)，讓小車(chē)拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一列小點(diǎn)。 4．換上新的紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次。 5．增減所掛鉤碼，按以上步驟再做兩次實(shí)驗(yàn)。 ★數(shù)據(jù)處理 1．紙帶的選取 從三條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶，舍掉開(kāi)頭一些過(guò)于密

4、集的點(diǎn)，在后面便于測(cè)量的地方找一個(gè)開(kāi)始點(diǎn)來(lái)確定計(jì)數(shù)點(diǎn)． 說(shuō)明：為了計(jì)算方便和減小誤差，通常用連續(xù)打5個(gè)點(diǎn)的時(shí)間作為時(shí)間間隔，即T＝0.1 s. 2．采集數(shù)據(jù)的方法 如圖所示，一般不是直接測(cè)量相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，而是先測(cè)量出各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)到計(jì)時(shí)零點(diǎn)的距離x1、x2、x3、x4、x5，再計(jì)算出相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離． Δx1＝x1，Δx2＝x2－x1，Δx3＝x3－x2，Δx4＝x4－x3，Δx5＝x5－x4. 3．速度的計(jì)算方法 各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度用平均速度來(lái)代替，即 v1＝，v2＝，…(T為相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔) 4．設(shè)計(jì)表格并記錄相關(guān)數(shù)據(jù) 將各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻

5、及瞬時(shí)速度填入下表中，并據(jù)此分析速度隨時(shí)間的變化關(guān)系. 5.作出小車(chē)運(yùn)動(dòng)的v－t圖象 (1)在坐標(biāo)紙上建立直角坐標(biāo)系，橫軸表示時(shí)間，縱軸表示速度，并根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)． (2)畫(huà)一條直線，讓這條直線通過(guò)盡可能多的點(diǎn)，不在直線上的點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，偏差比較大的點(diǎn)忽略不計(jì)，如圖所示． (3)觀察所得到的直線，分析物體的速度隨時(shí)間的變化規(guī)律． 6．實(shí)驗(yàn)中計(jì)算加速度的兩種方法 (1)公式法：利用已測(cè)得的兩組數(shù)據(jù)(tn，vn)和(tm，vm)代入公式a＝＝求解． (2)圖象法：在v－t圖象上任意取兩個(gè)間隔較遠(yuǎn)的點(diǎn)(這兩個(gè)點(diǎn)不是我們表格中已測(cè)得的點(diǎn))，找出它們的坐標(biāo)

6、值，然后把它們的坐標(biāo)值代入公式a＝＝中求出加速度，即用圖線的斜率求加速度． ★誤差分析 1．木板的粗糙程度不同，摩擦不均勻． 2．根據(jù)紙帶測(cè)量的位移有誤差，從而計(jì)算出的瞬時(shí)速度有誤差． 3．作v－t圖象時(shí)單位選擇不合適或人為作圖不準(zhǔn)確帶來(lái)誤差． ★實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 1．開(kāi)始釋放小車(chē)時(shí)，應(yīng)使小車(chē)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。 2．先接通電源，計(jì)時(shí)器工作后，再放開(kāi)小車(chē)，當(dāng)小車(chē)停止運(yùn)動(dòng)時(shí)及時(shí)斷開(kāi)電源。 3．要防止鉤碼落地和小車(chē)跟滑輪相撞，當(dāng)小車(chē)到達(dá)滑輪前及時(shí)用手按住它。 4．牽引小車(chē)的鉤碼個(gè)數(shù)要適當(dāng)，以免加速度過(guò)大而使紙帶上的點(diǎn)太少，或者加速度太小，而使各段位移無(wú)多大差別，從而使誤差增大，加速度的大

7、小以能在50cm長(zhǎng)的紙帶上清楚地取得六、七個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜。 5．要區(qū)別計(jì)時(shí)器打出的點(diǎn)與人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)，一般在紙帶上每隔四個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，即時(shí)間間隔為T(mén)＝0.02×5s＝0.1s。 6．不要分段測(cè)量各段位移，應(yīng)盡可能地一次測(cè)量完畢(可先統(tǒng)一量出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到計(jì)數(shù)起點(diǎn)O之間的距離)。讀數(shù)時(shí)應(yīng)估讀到毫米的下一位。 7．描點(diǎn)時(shí)最好用坐標(biāo)紙，在縱、橫軸上選取合適的單位，用細(xì)鉛筆認(rèn)真描點(diǎn)。 特別提醒 處理紙帶六大注意 本實(shí)驗(yàn)很重要的一個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菍W(xué)會(huì)用打上點(diǎn)的紙帶研究物體的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律．紙帶上各點(diǎn)表示和紙帶相連的物體在不同時(shí)刻的位置，通過(guò)研究紙帶上各點(diǎn)之間的間隔，可以判斷物體的運(yùn)動(dòng)情況．

8、因此，會(huì)處理紙帶是一項(xiàng)基本功，處理紙帶需注意以下幾點(diǎn)： 1.區(qū)別打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的點(diǎn)與人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)． 2.區(qū)別打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的周期(即兩個(gè)相鄰實(shí)際點(diǎn)的時(shí)間間隔)與兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔． 3.為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)舍掉開(kāi)頭比較密集的點(diǎn)，從間距較大的點(diǎn)開(kāi)始進(jìn)行測(cè)量． 4.為了方便測(cè)量，可以用每打5個(gè)點(diǎn)間隔的時(shí)間作為計(jì)時(shí)單位，這樣，在兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T(mén)＝5×0.02 s＝0.1 s. 5.以能在50 cm長(zhǎng)的紙帶上清楚地取到7～8個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜，必須注意，計(jì)數(shù)點(diǎn)不能少于6個(gè)． 6.在測(cè)量各段位移時(shí)，不要逐段測(cè)量各段的位移，應(yīng)該用長(zhǎng)刻度尺一次測(cè)量分段讀數(shù)，以避免多次移動(dòng)刻度尺造成累

9、積誤差；還應(yīng)注意，讀數(shù)時(shí)應(yīng)讀到毫米的下一位. 【典型例題】如圖是“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，從O點(diǎn)開(kāi)始每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)（打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源頻率是50Hz），依照打點(diǎn)的先后依次編為1、2、3、4、5、6，量得1=2.21cm， 2=3.00cm，3=3.81cm，4=4.63cm，5=5.45cm，6=6.28cm。 （1）該打點(diǎn)計(jì)時(shí)器依次打出各計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為T(mén)= s （2）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)，小車(chē)的速度大小是v 5= m/s。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字） （3）為了盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差，利用該實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算出小車(chē)的加速度大小為a = m/s2（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。 【答案】（1） 0.10 （2） 0.59 （3） 0.82