高中物理人教版必修1學(xué)案 實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間的變化規(guī)律5

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111 課時(shí):1課時(shí) 時(shí)間 : 2008年9月29日 主備人： 賈學(xué)永 審閱人: 李德寶 課 題 2.1實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間的變化規(guī)律學(xué)案 課 型 實(shí)驗(yàn)課 教學(xué)目標(biāo) 知識(shí)與技能 1．根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并熟練操作． 2．會(huì)運(yùn)用已學(xué)知識(shí)處理紙帶，求各點(diǎn)瞬時(shí)速度． 3．會(huì)用表格法處理數(shù)據(jù)，并合理猜想． 4．巧用v—t圖象處理數(shù)據(jù)，觀察規(guī)律． 5．掌握畫圖象的一般方法，并能用簡(jiǎn)潔語言進(jìn)行闡述． 過程與方法 1．初步學(xué)習(xí)根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，完成某種規(guī)律的探究方法． 2．對(duì)打出的紙帶，會(huì)用近似的方法得出各點(diǎn)的瞬時(shí)速度． 3．初步學(xué)會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行猜測(cè)、探究、發(fā)現(xiàn)規(guī)律的探究方法． 4．認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué)化繁為簡(jiǎn)的工具作用，直觀地運(yùn)用物理圖象展現(xiàn)規(guī)律，驗(yàn)證規(guī)律． 5．通過實(shí)驗(yàn)探究過程，進(jìn)一步熟練打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的應(yīng)用，體驗(yàn)瞬時(shí)速度的求解方法． 情感態(tài)度與價(jià)值觀 1．通過對(duì)小車運(yùn)動(dòng)的設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生積極主動(dòng)思考問題的習(xí)慣，并鍛煉其思考的全面性、準(zhǔn)確性與邏輯性． 2．通過對(duì)紙帶的處理、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的圖象展現(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，能使學(xué)生靈活地運(yùn)用科學(xué)方法來研究問題、解決問題、提高創(chuàng)新意識(shí)． 3．在對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的猜測(cè)過程中，提高學(xué)生合作探究能力． 4．在對(duì)現(xiàn)象規(guī)律的語言闡述中，提高了學(xué)生的語言表達(dá)能力，還體現(xiàn)了各學(xué)科之間的系，可引申到各事物間的關(guān)聯(lián)性，使自己融入社會(huì)． 5．通過經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探索過程，體驗(yàn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律探索的方法． 教學(xué)重、難點(diǎn) 教學(xué)重點(diǎn)： 1．圖象法研究速度隨時(shí)間變化的規(guī)律． 2．對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度隨時(shí)間變化規(guī)律的探究 教學(xué)難點(diǎn)： 1．各點(diǎn)瞬時(shí)速度的計(jì)算． 2．對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理、規(guī)律的探究 教學(xué)方法 探究實(shí)驗(yàn)、講授、討論、練習(xí) 教具準(zhǔn)備 學(xué)生電源、導(dǎo)線、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、小車、4個(gè)25 g的鉤碼、一端帶有滑輪的長(zhǎng)木板、帶小鉤的細(xì)線、紙帶、刻度尺、坐標(biāo)紙等。 教 學(xué) 活 動(dòng) [新課導(dǎo)入] (課件展示)下列語言表述中提及的運(yùn)動(dòng)情景． 師：物體的運(yùn)動(dòng)通常是比較復(fù)雜的． 放眼所見，物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律各不相同．在生活中，人們跳遠(yuǎn)助跑、水中嬉戲、駕車行駛、高山滑雪；在自然界里，雨點(diǎn)下落、鴿子飛翔、獵豹捕食、蝸牛爬行、螞蟻搬家……這些運(yùn)動(dòng)中都有速度的變化． 物體的速度變化存在規(guī)律嗎?怎樣探索復(fù)雜運(yùn)動(dòng)蘊(yùn)含的規(guī)律呢? 要想探究一個(gè)物體隨時(shí)間變化的規(guī)律，必須知道物體在一系列不同時(shí)刻的速度．直接測(cè)量瞬時(shí)速度是比較困難的，我們可以借助打點(diǎn)計(jì)時(shí)器先記錄物體在不同時(shí)刻的位置，再通過對(duì)紙帶的分析、計(jì)算得到各個(gè)時(shí)刻的瞬時(shí)速度． [新課教學(xué)] 一、進(jìn)行實(shí)驗(yàn) [討論與交流] 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前，讓學(xué)生先回顧上一章是怎樣使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的，討論后回答．—— 讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)，井口頭闡述相關(guān)實(shí)驗(yàn)器材及步驟． 教師及時(shí)評(píng)價(jià)學(xué)生的討論結(jié)果，適時(shí)指出不當(dāng)之處，肯定學(xué)生的創(chuàng)新和正確的地方． 實(shí)驗(yàn)過程參考提示： 1．把一端附有滑輪的長(zhǎng)木板平放在實(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)木板上遠(yuǎn)離滑輪的一端，連接好電路． 2．把一條細(xì)繩拴在小車上，使細(xì)繩跨過滑輪，下邊掛上合適的鉤碼，啟動(dòng)電源，然后放開小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打完一條后立即關(guān)閉電源． 3．換上新紙帶，重復(fù)操作三次． 引導(dǎo)學(xué)生熟練地?cái)[好器材，進(jìn)行合理、準(zhǔn)確的操作，得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶．學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，老師巡回指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生“三思而后行”，注意實(shí)驗(yàn)邏輯性、合理性及其相關(guān)注意事項(xiàng)，而且確保準(zhǔn)確，并巡視全場(chǎng)，對(duì)出現(xiàn)的問題予以及時(shí)糾正．幫助實(shí)力較弱的小組實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)． 學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，注意把實(shí)驗(yàn)過程和已學(xué)過的“練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器”相對(duì)比，及時(shí)提出問題． 二、處理數(shù)據(jù) 師：我們通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器得到了若干條紙帶，采集了第一手資料，面對(duì)打出的紙帶如何研究小車的運(yùn)動(dòng)呢?接下來我們采集數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)． 學(xué)生討論怎樣選擇紙帶，如何測(cè)量數(shù)據(jù)，如何設(shè)計(jì)表格，填寫數(shù)據(jù)． 我們可以選一個(gè)清晰的點(diǎn)作為計(jì)時(shí)的起點(diǎn)．還可以選擇計(jì)數(shù)點(diǎn)，建議你們?cè)跍y(cè)量前每五個(gè)點(diǎn)選一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)． 測(cè)量時(shí)，建議在選好計(jì)時(shí)起點(diǎn)后，測(cè)量以后的各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)與這個(gè)計(jì)時(shí)起點(diǎn)的距離．大家想想，這樣做，有什么好處? 生：如果我們是每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間就測(cè)量一個(gè)數(shù)據(jù)．這樣做是每次都要挪動(dòng)刻度尺，測(cè)出每?jī)蓚€(gè)點(diǎn)間的距離，誤差較大。而按照劃線句子那樣做能減少測(cè)量誤差． 學(xué)生測(cè)量數(shù)據(jù)，記錄結(jié)果． 教師引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)計(jì)算各點(diǎn)瞬時(shí)速度的方法和表格處理方法． 師：大家想想怎樣計(jì)算計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度．—————————————— 教師課件投影參考提示：投影展示的內(nèi)容(接上次投影中的三條) 參考提示： 4．選擇所打紙帶中最清晰的一條，舍掉開頭一些過于密集的點(diǎn)，找一個(gè)適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)當(dāng)作計(jì)時(shí)起點(diǎn)． 5．選擇相隔o.1 s，即中間空四個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔的若干計(jì)數(shù)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，把數(shù)據(jù)填入表格． 6．計(jì)算各點(diǎn)的瞬時(shí)速度，填人自己設(shè)計(jì)的表格中，可參考課本第34頁(yè)表格． 三.作出速度一時(shí)間圖象 師：有了原始數(shù)據(jù)，確定運(yùn)動(dòng)規(guī)律的最好辦法是作速度一時(shí)間圖象，這樣具體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律才能更直觀地顯現(xiàn)出來． 以時(shí)間t為橫軸、速度v為縱軸，建立坐標(biāo)系，把剛才所填表格中的各點(diǎn)在速度一時(shí)間坐標(biāo)系中描出， 師：要注意選擇合適的標(biāo)度喲!否則，作后看看你的圖與別人的有什么不同? (要使圖象盡量分布在坐標(biāo)平面的大部分面積) 師：請(qǐng)同學(xué)們注意觀察和思考你所描畫的這些點(diǎn)的分布規(guī)律． 生：我看描出的這些點(diǎn)都大致落在一條直線上。 師：我們是用折線連呢，還是怎樣連? 生：不能用折線連，速度的實(shí)際變化應(yīng)該是比較平滑的，所以，要用一條平滑的曲線來“擬合”這些點(diǎn)，這樣曲線反映的規(guī)律應(yīng)該與實(shí)際情況更接近． 生：我們這兒出現(xiàn)了有一個(gè)點(diǎn)明顯偏離絕大部分點(diǎn)所在的直線．那該怎么辦呢? 師：如果一旦出現(xiàn)明顯偏離較大的點(diǎn)，我們可以認(rèn)為是測(cè)量誤差過大、測(cè)量中出現(xiàn)偏差所造成的?？梢詫⑦@個(gè)點(diǎn)視為無效點(diǎn)。 生：那這個(gè)點(diǎn)我們就可以擦去不用了． 師：不是的，這個(gè)點(diǎn)我們要仍然保留在坐標(biāo)紙上，因?yàn)槲覀円鹬貙?shí)驗(yàn)事實(shí)，這畢竟是我們的第一手資料，是原始數(shù)據(jù)． 教師在與學(xué)生交流的過程中體現(xiàn)科學(xué)探究要尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí)的嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)態(tài)度。 [課堂探究] 展示問題：怎樣根據(jù)所畫的速度一時(shí)間圖象求加速度? 師：我們求加速度的方法有兩個(gè)，一個(gè)是公式法，可以直接用兩組數(shù)據(jù)代入公式；另一個(gè)就是我們今天的圖象法． 師：我們可以任意選兩個(gè)間隔較遠(yuǎn)的點(diǎn)，找出它們的坐標(biāo)值(注意這兩個(gè)點(diǎn)不能是我們表格中已測(cè)得的點(diǎn))，然后再把的它們的坐標(biāo)值代人到公式a=△v/△t =（v2-v1）/（t2-t1）中，求出加速度，就能更詳細(xì)地知道物體的運(yùn)動(dòng)情況． 學(xué)生根據(jù)教師指導(dǎo)求出小車運(yùn)動(dòng)的加速度，用自己的語言描述小車的運(yùn)動(dòng)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律． 生1：小車速度隨時(shí)間逐漸增大． 生2：相同時(shí)間里，速度增量相同． 生3：速度跟時(shí)間成正比． 生4：小車做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大小是2.1 m／s2． 師：同學(xué)們的描述都是不錯(cuò)的，有的定性說明，有的定量表述．總之，小車的運(yùn)動(dòng)速度隨著時(shí)間的變化在均勻地增大，我們可以用圖象法定量求出它的加速度． 點(diǎn)評(píng)：這里答案不唯一，應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生大膽表達(dá)，對(duì)正確的地方表?yè)P(yáng)，不合適的地方應(yīng)引導(dǎo)、糾正，這樣才能使學(xué)生加深印象，培養(yǎng)良好的思維習(xí)慣，提高創(chuàng)新意識(shí)，開闊思維． [實(shí)踐與拓展] 展示問題：汽車沿平直的公路行駛，小明坐在汽車駕駛員旁，注視著速度計(jì)，并記下間隔相等的各時(shí)刻的速度值，如下表所示． 師：從表中數(shù)據(jù)得到汽車在各段時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：在o～15 s內(nèi)，汽車的速度在變化，每5s速度增大______km／h；在15～30 s內(nèi)汽車速度不變，速度大小為_______km／h；在35～45s內(nèi)汽車速度在變化，每5 s速度減小_________km／h． 生：10km／h；50km／h；15km／h． 師：請(qǐng)你根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)，在下邊的坐標(biāo)系中標(biāo)出對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，并用平滑的線連接各點(diǎn)，你得到了什么圖形? 生：如圖2—l—2所示． 師：如果認(rèn)為在0～15 s內(nèi)速度的變化是均勻的，你能在圖象中找出汽車在7．5 s時(shí)的速度值嗎? 生：能，為35 km／h． [小結(jié)] 本節(jié)課我們主要是運(yùn)用探究式學(xué)習(xí)的方式用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來測(cè)量小車的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律．重點(diǎn)是對(duì)重物牽引下小車的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行探究，在探究過程中，涉及到了實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、操作以及作圖象的方法、原則，很好地提高了大家各方面的能力，同時(shí)又為后面學(xué)習(xí)這種勻變速運(yùn)動(dòng)打下了基礎(chǔ)． [課外訓(xùn)練] 1．用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器拉動(dòng)通過計(jì)時(shí)器的紙帶來分析物體運(yùn)動(dòng)速度和加速度的實(shí)驗(yàn)中，可以分析的運(yùn)動(dòng)應(yīng)該是…………………………………………………( ) A．速度恒為正值，加速度亦為正值的運(yùn)動(dòng) B．速度恒為負(fù)值，加速度亦為負(fù)值的運(yùn)動(dòng) C. 速度由正值變負(fù)值，加速度為負(fù)值的運(yùn)動(dòng) D．速度由負(fù)值變正值，加速度為正值的運(yùn)動(dòng) 學(xué) 生 活 動(dòng) 生1：把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定好，裝好紙帶．開啟電源，手水平地拉動(dòng)紙帶，紙帶上就會(huì)打出一行小點(diǎn)． 生2：不，老師，他忘了及時(shí)關(guān)閉電源． 師：對(duì)，千萬別忘了及時(shí)關(guān)閉電源．這樣做的好處是什么?為什么要這樣做? 生3：為了節(jié)省電能，因?yàn)閲?guó)家電力能源緊張． 生4：不，因?yàn)榇螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器是按間歇工作設(shè)計(jì)的，所以長(zhǎng)期工作可能會(huì)因線圈發(fā)熱而損壞．這樣做是為了保護(hù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器． 師：好，大家根據(jù)以前的經(jīng)驗(yàn)，閱讀課本第31頁(yè)“進(jìn)行實(shí)驗(yàn)”標(biāo)題下的兩段文字后分組進(jìn)行討論實(shí)驗(yàn)方案． 生：測(cè)量包含某個(gè)所研究的點(diǎn)在內(nèi)的一段時(shí)間內(nèi)的位移△x，同時(shí)找出對(duì)應(yīng)的時(shí)間△t，根據(jù)v=Δx/Δt算出該點(diǎn)附近的平均速度，把它當(dāng)作計(jì)時(shí)器打下這個(gè)點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度． 生：我們這個(gè)小組是選了相鄰三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的間隔為研究對(duì)象，根據(jù)測(cè)量結(jié)果算出這兩個(gè)o.1s內(nèi)的距離△x，把v=Δx/Δt算出的平均速度近似當(dāng)作這三個(gè)點(diǎn)中的中間點(diǎn)的瞬時(shí)速度． 師：大家可以參考按他說的做，這在近似計(jì)算來看，還是個(gè)很好的方法。 學(xué)生算出各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度，并填人自己設(shè)計(jì)的表格中． 作 業(yè) [布置作業(yè)] 教材第36頁(yè)“問題與練習(xí)”． 111