實(shí)驗(yàn) 探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律教案

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1、§2.1 實(shí)驗(yàn) 探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)： 1、 通過小車在鉤碼牽引下運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)探究，進(jìn)一步掌握打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用方法和利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究物體運(yùn)動(dòng)的方法。 2、 能夠從實(shí)驗(yàn)得到的幾條紙帶中，選擇較為理想的紙帶，并能在紙帶上選擇恰當(dāng)?shù)挠?jì)數(shù)點(diǎn)。 3、 知道怎樣計(jì)算各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度。 4、 設(shè)計(jì)表格填入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并能在坐標(biāo)紙上畫出v-t圖象。有條件的同學(xué)應(yīng)根據(jù)書中的提示用計(jì)算機(jī)繪出v-t圖象。了解小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律 二、實(shí)驗(yàn)器材： 帶有滑輪的長木板、小車、帶有小鉤的細(xì)線、鉤碼若干、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、刻度尺、學(xué)生電源、導(dǎo)線若干、夾子。 三、實(shí)驗(yàn)過程： 1、器

2、材安裝 （1）把帶有滑輪的長木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上。 （2）把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長木板的一端并連接好電源，將紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔（從復(fù)寫紙下面穿過）。 （3）將小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器放在長木板上，把紙帶的一端固定在小車后端。 （4）將細(xì)繩繞過定滑輪，細(xì)繩的一端連在小車的前面，另一端掛上適當(dāng)?shù)你^碼。 2、數(shù)據(jù)采集 （1）先啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，然后放開小車（注意順序），讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一行小點(diǎn)。隨后立即關(guān)閉電源。 （2）取下紙帶，換上新紙帶，每組測量三次。 （3）在三條紙帶中選擇點(diǎn)跡清晰、沒有漏點(diǎn)的一條進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。 3、數(shù)據(jù)處理 （1）舍掉紙帶開頭一些過于密集

3、的點(diǎn)跡，找一個(gè)適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)做為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，并記為0點(diǎn)。 （2）從起點(diǎn)開始，每隔4個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，分別記為1、2、3、4、5點(diǎn)。 [問題探究]：相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為多少秒？ （3）用直尺分別測量相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，填入下表。 [問題探究]：通過觀察、思考，看看相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離有什么規(guī)律？ 點(diǎn)拔：相鄰的距離之差是一個(gè)定值。這是勻變速直線運(yùn)動(dòng)一個(gè)很重要的特點(diǎn)，也是判斷一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)是不是勻變速直線運(yùn)動(dòng)的一個(gè)依據(jù)。 （4）根據(jù)相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離分別測量中間的計(jì)數(shù)點(diǎn)1、2、3、4的瞬時(shí)速度，把各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度填入下表。 點(diǎn)拔：求計(jì)數(shù)點(diǎn)瞬時(shí)速度公式舉例：V1=，且T

4、 =0.1s。 [問題探究]：你能不能根據(jù)相鄰兩個(gè)數(shù)點(diǎn)間的距離的規(guī)律計(jì)算起點(diǎn)0點(diǎn)和最后一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)5點(diǎn)的瞬時(shí)速度？把這兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度也填入下表。 點(diǎn)拔：假設(shè)0點(diǎn)前面還有一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)0’點(diǎn)，讓0點(diǎn)作為0’點(diǎn)和1點(diǎn)的時(shí)間中點(diǎn)。同理假設(shè)5點(diǎn)后面還有一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)6點(diǎn)，讓5點(diǎn)作為4點(diǎn)和6點(diǎn)的時(shí)間中點(diǎn)。根據(jù)相鄰兩個(gè)數(shù)點(diǎn)間的距離的規(guī)律計(jì)算出0’點(diǎn)到0點(diǎn)間的距離、5點(diǎn)到6點(diǎn)間的距離，即可用同樣的方法計(jì)算起點(diǎn)0點(diǎn)和最后一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)5點(diǎn)的瞬時(shí)速度。 計(jì)數(shù)點(diǎn)編號 0 1 2 3 4 5 時(shí) 間t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 相鄰點(diǎn)間距x/m 0

5、 速度v/(ms-1) （5）以速度v為縱軸，時(shí)間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系。根據(jù)表中的v、t數(shù)據(jù)，選擇適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)單位在坐標(biāo)系中描點(diǎn)。 [問題探究]：通過觀察、思考，看看這些點(diǎn)的分布有什么規(guī)律？ 點(diǎn)拔：這些點(diǎn)差不多全部落在一條直線上。 [問題探究]：怎樣根據(jù)這些點(diǎn)作出小車的速度和時(shí)間關(guān)系直線？ 點(diǎn)拔：讓這些點(diǎn)盡可能均勻分布在直線的兩側(cè)。 [試一試]：有條件的同學(xué)應(yīng)根據(jù)書中的提示用計(jì)算機(jī)繪出小車的v-t圖象。用計(jì)算機(jī)繪圖時(shí)要注意兩個(gè)坐標(biāo)軸主單位的選取。 [問題探究]：根據(jù)小車的v-t圖象，探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律。 點(diǎn)拔：小車的v-t圖象是一條

6、直線，說明小車在任意相等的時(shí)間內(nèi)速度的變化都相同，即小車的加速度不變。 四、方法指導(dǎo)： [例題] 小車拖動(dòng)紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的點(diǎn)如下圖所示。在紙帶上從點(diǎn)跡清晰的某點(diǎn)開始取一個(gè)起點(diǎn)并記為0，然后每隔4個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，分別記為1、2、3、4、5，測出相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離分別為xo1=10mm、x12=14mm、x23=18mm、x34=22mm、x45=26mm。 0 1 2 3 4 5 （1）分別計(jì)算各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度，看看有什么規(guī)律？ （2）作出表示小

7、車速度與時(shí)間的關(guān)系曲線，這是一條什么曲線？ （3）小車做什么運(yùn)動(dòng)？ [解析] （1）先根據(jù)時(shí)間中點(diǎn)速度等于平均速度計(jì)算中間各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度，V1==m/s=0.12 m/s，同理可得V2=0.16 m/s、V3=0.20 m/s、V4=0.24m/s. 再計(jì)算兩端點(diǎn)的速度，假設(shè)0點(diǎn)前面還有一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)0’點(diǎn)，0點(diǎn)為0’點(diǎn)和1點(diǎn)的時(shí)間中點(diǎn)，則x0’0=6mm， V0==m/s=0.08 m/s。同理假設(shè)5點(diǎn)后面還有一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)6點(diǎn)，5點(diǎn)為4點(diǎn)和6點(diǎn)的時(shí)間中點(diǎn)，則x56=30mm， V5==m/s=0.28 m/s。 （2）根據(jù)計(jì)算的各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度與時(shí)間的對應(yīng)關(guān)系，先在坐標(biāo)系中描點(diǎn)，然后

8、把這些點(diǎn)描成一條直線（這些點(diǎn)盡可能均勻分布在直線的兩側(cè)）。如圖所示。 （3）小車的v-t圖象是一條直線，說明小車在任意相等的時(shí)間內(nèi)速度的變化都相同，即小車的加速度不變，小車的運(yùn)動(dòng)軌跡又是一條直線，且速度越來越大，因此小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。 [問題探究]：如果不計(jì)算各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度，你能不能作出小車速度與時(shí)間關(guān)系的圖象？ 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.30 0.20 0.10 O 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 V t/s 點(diǎn)拔：先把紙帶每隔0.1s剪斷，得到若干短紙條。再把這些紙條并排貼在坐標(biāo)紙上（不留

9、空隙也不重疊），使這些紙條下端對齊，作為時(shí)間軸，每條紙條的寬度代表0.1s，標(biāo)出時(shí)間。縱軸為速度軸，每條紙條的高度就是小車在這0.1s內(nèi)的位移大小，每條紙條的高度與0.1s比值就表示這0.1s時(shí)間內(nèi)小車的平均速度（如：縱坐標(biāo)上1cm高就表示這0.1s時(shí)間內(nèi)小車的平均速度是10cm/s），也就是這0.1s時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度。最后將每條紙條上邊緣中點(diǎn)用一條直線連起來，這條直線就能反映小車速度與時(shí)間的關(guān)系。如圖所示。 五、思考練習(xí)： 1、在《探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律》實(shí)驗(yàn)中，下列做法中不正確或不必要的是 A、長木板必須水平放在實(shí)驗(yàn)桌上 B、小車應(yīng)從靠近打點(diǎn)器處釋放 C、應(yīng)先接通電

10、源，再釋放小車 D、必須從紙帶上第一個(gè)點(diǎn)開始選擇計(jì)數(shù)點(diǎn) 0 1 2 3 4 5 6 2、在用接在50 Hz交流電源上的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測定小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度的實(shí)驗(yàn)中，得到如圖所示的一條紙帶，在紙帶上從點(diǎn)跡清晰的某點(diǎn)開始取一個(gè)起點(diǎn)并記為0，然后每隔4個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，分別記為1、2、3、4、5、6，以0點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，測出1、2、3、4、5、6點(diǎn)的坐標(biāo)分別為：12.0mm、28.1mm、48.0mm、71.9mm、100.0mm、132.1mm。 （1）分別計(jì)算

11、相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，有什么規(guī)律？ （2）分別計(jì)算各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度，有什么規(guī)律？ （3）作出表示小車速度與時(shí)間的關(guān)系曲線，這是一條什么曲線？ （4）小車做什么運(yùn)動(dòng)？小車的加速度為大？ 4 3 0 t/s υ/m. s 甲 4 2 1 8 乙 3、甲和乙兩個(gè)物體在同一直線上運(yùn)動(dòng), 它們的v－t圖像分別如圖中的甲和乙所示.。根據(jù)圖中所給的數(shù)據(jù)，請你盡可能詳細(xì)地描述這兩個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)情況。 4、如圖所示為一物體作勻變速直線運(yùn)動(dòng)的υ－t圖線，以下判斷中正確的是 20 －20 3 0 t/s υ/m. s -1 4 2 1 Ａ、物體始終沿正方向運(yùn)動(dòng) Ｂ、物體先沿負(fù)方向減速運(yùn)動(dòng)，在t=2s后開始沿正方向加速運(yùn)動(dòng) Ｃ、在t=2s前加速度方向與速度方向相反 在t=2s后加速度方向與速度方向相同 Ｄ、加速度大小和方向在0—4s內(nèi)都不變 5、[探究創(chuàng)新]：在桌面上放一根細(xì)長紙帶，一同學(xué)手牽紙帶緩慢運(yùn)動(dòng)，另一同學(xué)拿一只畫筆，按一定時(shí)間間隔(比如每秒1次或每秒2次)點(diǎn)擊紙帶。比一比，看誰牽動(dòng)紙帶運(yùn)動(dòng)的速度變化最小。 第4頁