2019-2020年人教版高中物理必修1 第2章第1節(jié) 2-1實驗 探究小車速度隨時間變化的關(guān)系（教案）.doc

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2019-2020年人教版高中物理必修1 第2章第1節(jié) 2-1實驗 探究小車速度隨時間變化的關(guān)系（教案） 【知識與技能】 1、能熟練使用打點計時器。 2、會根據(jù)相關(guān)實驗器材，設(shè)計實驗并完成操作。 3、會處理紙帶求各點瞬時速度 。 4、會設(shè)計表格并用表格處理數(shù)據(jù)。 5、會用v-t圖像處理數(shù)據(jù)，表示運動規(guī)律 6、掌握圖象的一般方法，并能用語音描述運動的特點。 【過程與方法】 1、初步學(xué)習(xí)根據(jù)實驗要求，設(shè)計實驗，探究某種規(guī)律的研究方法。 2、經(jīng)歷實驗過程，及時發(fā)現(xiàn)問題并做好調(diào)整。 3、初步學(xué)會根據(jù)實驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)規(guī)律的探究方法。。 【情感態(tài)度與價值觀】 1、體會實驗的設(shè)計思路，體會物理學(xué)的研究方法。 2、培養(yǎng)根據(jù)實驗結(jié) 果作出分析判斷并得出結(jié)論。 【教學(xué)過程】 ★實驗?zāi)康? (1)進(jìn)一步練習(xí)使用打點計時器． (2)會利用平均速度求瞬時速度． (3)會利用v－t圖象處理實驗數(shù)據(jù)，并據(jù)此判斷物體的運動性質(zhì)． (4)能根據(jù)實驗數(shù)據(jù)求加速度． ★實驗原理 1．瞬時速度的計算：各計數(shù)點的瞬時速度可用以該點為中間時刻的一段時間內(nèi)的平均速度來代替：vn＝ 2．根據(jù)v－t圖象判斷運動性質(zhì)：用描點法可作出小車的v－t圖象，根據(jù)圖象的形狀可判斷小車的運動性質(zhì)。 3．加速度的計算：利用v－t圖象的斜率求出小車的加速度。 ★實驗器材 打點計時器、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、復(fù)寫紙片、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、交流電源。 ★實驗步驟 1．如圖所示，把附有滑輪的長木板放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，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，下邊掛上鉤碼，把紙帶穿過打點計時器，并把紙帶的一端固定在小車的后面。 3．把小車停在靠近打點計時器處，接通電源后，釋放小車，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一列小點。 4．換上新的紙帶，重復(fù)實驗兩次。 5．增減所掛鉤碼，按以上步驟再做兩次實驗。 ★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，舍掉開頭一些過于密集的點，在后面便于測量的地方找一個開始點來確定計數(shù)點． 說明：為了計算方便和減小誤差，通常用連續(xù)打5個點的時間作為時間間隔，即T＝0.1 s. 2．采集數(shù)據(jù)的方法 如圖所示，一般不是直接測量相鄰兩個計數(shù)點間的距離，而是先測量出各個計數(shù)點到計時零點的距離x1、x2、x3、x4、x5，再計算出相鄰的兩個計數(shù)點的距離． Δx1＝x1，Δx2＝x2－x1，Δx3＝x3－x2，Δx4＝x4－x3，Δx5＝x5－x4. 3．速度的計算方法 各計數(shù)點對應(yīng)的瞬時速度用平均速度來代替，即 v1＝，v2＝，…(T為相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔) 4．設(shè)計表格并記錄相關(guān)數(shù)據(jù) 將各計數(shù)點對應(yīng)的時刻及瞬時速度填入下表中，并據(jù)此分析速度隨時間的變化關(guān)系. 5.作出小車運動的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． (2)畫一條直線，讓這條直線通過盡可能多的點，不在直線上的點均勻分布在直線的兩側(cè)，偏差比較大的點忽略不計，如圖所示． (3)觀察所得到的直線，分析物體的速度隨時間的變化規(guī)律． 6．實驗中計算加速度的兩種方法 (1)公式法：利用已測得的兩組數(shù)據(jù)(tn，vn)和(tm，vm)代入公式a＝＝求解． (2)圖象法：在v－t圖象上任意取兩個間隔較遠(yuǎn)的點(這兩個點不是我們表格中已測得的點)，找出它們的坐標(biāo)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)紙帶測量的位移有誤差，從而計算出的瞬時速度有誤差． 3．作v－t圖象時單位選擇不合適或人為作圖不準(zhǔn)確帶來誤差． ★實驗注意事項 1．開始釋放小車時，應(yīng)使小車靠近打點計時器。 2．先接通電源，計時器工作后，再放開小車，當(dāng)小車停止運動時及時斷開電源。 3．要防止鉤碼落地和小車跟滑輪相撞，當(dāng)小車到達(dá)滑輪前及時用手按住它。 4．牽引小車的鉤碼個數(shù)要適當(dāng)，以免加速度過大而使紙帶上的點太少，或者加速度太小，而使各段位移無多大差別，從而使誤差增大，加速度的大小以能在50cm長的紙帶上清楚地取得六、七個計數(shù)點為宜。 5．要區(qū)別計時器打出的點與人為選取的計數(shù)點，一般在紙帶上每隔四個點取一個計數(shù)點，即時間間隔為T＝0.025s＝0.1s。 6．不要分段測量各段位移，應(yīng)盡可能地一次測量完畢(可先統(tǒng)一量出各計數(shù)點到計數(shù)起點O之間的距離)。讀數(shù)時應(yīng)估讀到毫米的下一位。 7．描點時最好用坐標(biāo)紙，在縱、橫軸上選取合適的單位，用細(xì)鉛筆認(rèn)真描點。 特別提醒 處理紙帶六大注意 本實驗很重要的一個實驗?zāi)康氖菍W(xué)會用打上點的紙帶研究物體的速度隨時間變化的規(guī)律．紙帶上各點表示和紙帶相連的物體在不同時刻的位置，通過研究紙帶上各點之間的間隔，可以判斷物體的運動情況．因此，會處理紙帶是一項基本功，處理紙帶需注意以下幾點： 1.區(qū)別打點計時器打出的點與人為選取的計數(shù)點． 2.區(qū)別打點計時器打點的周期(即兩個相鄰實際點的時間間隔)與兩個計數(shù)點間的時間間隔． 3.為了減小實驗誤差，應(yīng)舍掉開頭比較密集的點，從間距較大的點開始進(jìn)行測量． 4.為了方便測量，可以用每打5個點間隔的時間作為計時單位，這樣，在兩個計數(shù)點間的時間間隔為T＝50.02 s＝0.1 s. 5.以能在50 cm長的紙帶上清楚地取到7～8個計數(shù)點為宜，必須注意，計數(shù)點不能少于6個． 6.在測量各段位移時，不要逐段測量各段的位移，應(yīng)該用長刻度尺一次測量分段讀數(shù)，以避免多次移動刻度尺造成累積誤差；還應(yīng)注意，讀數(shù)時應(yīng)讀到毫米的下一位. 【典型例題】如圖是“研究勻變速直線運動”實驗中得到的一條紙帶，從O點開始每5個點取一個計數(shù)點（打點計時器的電源頻率是50Hz），依照打點的先后依次編為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）該打點計時器依次打出各計數(shù)點的時間間隔為T= s （2）打點計時器打計數(shù)點5時，小車的速度大小是v 5= m/s。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字） （3）為了盡量減小實驗誤差，利用該實驗數(shù)據(jù)計算出小車的加速度大小為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