小學探究教案
發(fā)表時間：2020-08-25探究小車速度隨時間變化的關系。
第二章勻變速直線運動的研究本章設計
本章是在學習了描述物體運動的幾個物理量：位移、速度、加速度等概念的基礎上，用實驗探究的方法，具體研究一種最簡單的變速運動——勻變速直線運動的規(guī)律.這種研究不是從抽象的概念出發(fā)，而是讓學生探究小車在重物牽引下做的變速運動，學生觀察、記錄小車的速度隨時間變化情況.從這個實例出發(fā)，教材引導我們研究勻變速直線運動的速度與時間的關系和位移與時間的關系以及速度與位移的關系.最后研究一種簡單的勻加速直線運動，即常見的自由落體運動，領會伽利略對自由落體運動的研究方法對近代科學的影響.
本章的特點是概念多、公式多和規(guī)律多.要教給學生在學習中不能死記硬背這些概念、公式和規(guī)律，重要的是領會概念的實質和把握公式規(guī)律的來龍去脈.如：對勻變速直線運動規(guī)律和概念的矢量性的掌握.要列舉一些具體實例，通過對實際物理現(xiàn)象的分析、物理情景的構建和物理過程的認識，逐漸掌握物理規(guī)律，這樣學到的知識將不再是枯燥生硬的結論.在掌握相關規(guī)律的同時，通過對某些推論的導出過程，體驗物理規(guī)律“條件”的意義和重要性，明確很多規(guī)律都是有條件的，科學的推理也有條件性.
本章不僅要求理解勻變速直線運動的規(guī)律，會在實際問題中應用規(guī)律，還要求我們要重視運動規(guī)律與學生生活、現(xiàn)代社會及科學發(fā)展的聯(lián)系.鼓勵學生大膽實驗，激發(fā)探究的興趣，經過思考討論的過程，逐步培養(yǎng)學生的科學探究能力，形成嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度.在研究勻變速直線運動中速度與時間的關系、位移與時間的關系時，體會公式表述和圖象表述的優(yōu)越性，為進一步應用規(guī)律奠定基礎，體會數(shù)學在處理問題中的重要性.通過史實了解伽利略研究自由落體所用的實驗和推論方法，體會科學推理的重要性，提高自己的科學推理能力.
在本章教學過程中，要教給學生養(yǎng)成根據題意畫出物體運動示意圖的習慣，畫圖可使運動過程直觀、清晰，便于分析研究.由于本章公式較多，且各公式間有相互聯(lián)系，因此，本章的題目?？梢活}多解.解題時要思路開闊，聯(lián)想比較，篩選最簡捷的解題方案.解題時除采用常規(guī)的解析法外，圖象法、比例法、極值法、逆向轉換法（如將一勻減速直線運動視為反向的勻加速直線運動等）等也是本章解題中常用的方法.
本章共六節(jié)，建議用9課時.各節(jié)課時建議安排如下：
1實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律2課時
2勻變速直線運動的速度與時間的關系2課時
3勻變速直線運動的位移與時間的關系1課時
4勻變速直線運動的位移與速度的關系1課時
5自由落體運動2課時
6伽利略對自由落體運動的研究1課時
1實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律
整體設計
本節(jié)是個學生實驗，用打點計時器研究小車在重物牽引下的運動，探究小車的運動特點和規(guī)律.教學的核心是引導學生實際研究小車在運動中速度隨時間變化的規(guī)律，目的是讓學生通過科學探究活動來完成.通過實驗探索過程，體驗運動規(guī)律探索的方法.小車在重物牽引下運動看似簡單，但就其研究問題的過程和方法是具有基礎性和典型性的.重視獲取知識的過程，讓學生體驗一種從實驗研究中獲取數(shù)據，作出圖象，分析圖象，尋找規(guī)律的科學思維方法和能力.這種科學思維方法貫穿整個物理實驗，因此教學中必須讓學生親自動手做實驗.教材設計這個學生實驗為一節(jié)，建議用2課時完成.
教學重點
1.由實驗數(shù)據得出v-t圖象.
2.由v-t圖象得出小車的速度隨時間變化的規(guī)律.
教學難點
1.實驗探究過程注意事項.
2.實驗數(shù)據的處理.
課時安排
2課時
三維目標
知識與技能
1.根據相關實驗器材，設計實驗并熟練操作.會運用已學知識處理紙帶，求各點瞬時速度.
2.會用表格法處理數(shù)據，并合理猜想.巧用v-t圖象處理數(shù)據，觀察規(guī)律.
3.掌握畫圖象的一般方法，并能用簡潔語言進行闡述.
過程與方法
1.初步學習根據實驗要求設計實驗、完成某種規(guī)律的探究方法.對打出的紙帶，會用近似的方法得出各點瞬時速度.
2.初步學會根據實驗數(shù)據進行猜測、探究、發(fā)現(xiàn)規(guī)律的探究方法.
3.認識數(shù)學化繁為簡的工具作用，直觀地運用物理圖象展現(xiàn)規(guī)律，驗證規(guī)律.
情感態(tài)度與價值觀
1.通過對小車運動的設計，培養(yǎng)積極主動思考問題的習慣，并鍛煉思考的全面性、準確性與邏輯性.
2.通過對紙帶的處理、實驗數(shù)據的圖象展現(xiàn)，培養(yǎng)實事求是的科學態(tài)度，能靈活地運用科學方法來研究問題、解決問題，提高創(chuàng)新意識.
課前準備
打點計時器、低壓交流電源、導線、紙帶、帶滑輪的長木板、小車、鉤碼、細線、復寫紙片、刻度尺.
教學過程
導入新課
情景導入
放眼所見，物體的運動規(guī)律各不相同.如圖2-1-1，飛機著陸時的運動，火車出站時的運動，鳥兒在空中飛行……這些物體遵循什么樣的運動規(guī)律？
圖2-1-1
速度是描述物體運動快慢的物理量，用它可以描述物體的具體運動情況，我們可以通過機動車的速度計得知機車某時刻的速度大小.在實驗中怎樣才能得知各個時刻物體運動速度的大小呢？通過本節(jié)課的學習我們將知道怎樣解決這一問題.
案例導入
我們利用課余時間自己想辦法探究物體的運動規(guī)律.小明同學利用頻閃相機在公路旁拍攝了摩托車運動的情景，他拍攝的照片如圖2-1-2所示：
圖2-1-2
你能根據照片分析出摩托車的運動情況嗎？你分析的依據是什么？
復習導入
（展示課件）打點計時器的構造如圖2-1-3.
圖2-1-3
復習舊知：1.打點計時器的構造及工作原理.
2.瞬時速度的測量：時間比較短時，可用紙帶上與待測點相鄰的兩點的平均速度來表示待測點的瞬時速度.
3.用v-t圖象進行實驗數(shù)據分析.
本節(jié)課我們將利用打點計時器來探究小車速度隨時間變化的規(guī)律.
推進新課
一、進行實驗
要探究一個物體的速度隨時間變化的規(guī)律，必須知道物體在一系列不同時刻的速度.直接測量瞬時速度是比較困難的，本實驗中我們用打點計時器先記錄物體在不同時刻的位置，再通過對紙帶的分析，計算得到各個時刻的瞬時速度.
問題探究
問題1：如果探究得到小車在砝碼拉動下在平直的長木板上運動，紙帶上打出的點與點的間隔距離近似相等，那么小車做什么運動？
結論猜想：紙帶上相鄰點間的時間間隔相同，而點與點間的距離近似相等，則小車做勻速直線運動.
問題2：在探究小車帶動紙帶運動時，紙帶上的點與點間的距離不等，那么小車做什么運動？
結論猜想：紙帶上點與點間的距離不相等，說明相同時間內位移不相等，小車做變速運動.
點評：通過探究這兩個問題，培養(yǎng)學生利用所學物理知識大膽猜想的良好科學品質，通過回答問題提高學生語言概括表達能力.若要了解做變速運動小車的速度與時間的變化規(guī)律，就必須求出打每一個點時的速度.速度求出來了，由加速度定義式a=便可求出相鄰兩點間運動時的加速度，便可看出運動過程中加速度是否變化，這些問題需要我們先進行完實驗才能處理.
1.實驗目的
探究小車速度隨時間變化規(guī)律.
2.實驗器材
①附有滑輪的長木板②小車③帶小鉤的細線④25g的鉤碼3個，也可以用50g的鉤碼或用沙子和小桶代替鉤碼，用彈簧秤或天平稱量⑤打點計時器⑥紙帶⑦刻度尺
⑧學生電源、導線
3.實驗原理
把紙帶跟運動的物體連接在一起，并穿過打點計時器.這樣紙帶上的點不但記錄了物體的運動時間，而且相應地表示運動物體在不同時刻的位置.研究這些點的情況，就可以了解物體的運動情況.
問題探究
小明與他的同伴在做探究小車速度隨時間變化的規(guī)律的實驗時，由于他的同伴不太明確該實驗的目的及原理，他從實驗室里借取了如下器材：①打點計時器；②天平；③低壓直流電源；④細繩；⑤紙帶；⑥小車；⑦鉤碼；⑧秒表；⑨一端附有定滑輪的長木板.
小明看后覺得不妥，讓我們共同討論一下，哪些器材必須使用，哪些多余，還缺少什么器材.
交流討論：1.打點計時器是一種計時儀器，因此不需要秒表來測時間，故⑧多余.
2.打點計時器使用低壓交流電源，因此③低壓直流電源多余，然后，器材中沒有低壓交流電源，故缺少低壓交流電源.
3.該實驗不需要測量小車或鉤碼的質量，故②天平多余.
結論：必須使用的器材有：①④⑤⑥⑦⑨
多余的器材有：②③
缺少的器材有：低壓交流電源.
方法小結：實驗器材的選取不能死記硬背，在記憶時要結合實驗目的和實驗過程.
4.實驗步驟
（1）如圖2-1-4所示，把附有滑輪的長木板平放在實驗桌上，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.
圖2-1-4
（2）把一條細繩拴在小車上，使細繩跨過滑輪，下邊掛上合適的鉤碼，放手后，看小車能否在木板上平衡地加速滑行，然后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）把小車停在打點計時器處，先接通電源，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，再按同樣的方法（不改變鉤碼）打出兩條紙帶.從這三條紙帶中選用一條點跡清晰的，計為紙帶Ⅰ.
（4）增加一個鉤碼，按上述方法打出紙帶Ⅱ.
（5）在打紙帶Ⅰ的基礎上減少一個鉤碼，仍按上述方法打出紙帶Ⅲ.
（6）整理器材.
課堂訓練
在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，小明與他同伴操作中有以下實驗步驟，其中有錯誤或遺漏的步驟有（遺漏步驟可編上序號G、H……）_______________________.
A.拉住紙帶，將小車移至靠近打點計時器處，先放開紙帶，再接通電源
B.將打點計時器固定在平板上，并接好電路
C.把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，下面吊著適當?shù)你^碼
D.取下紙帶
E.將平板一端抬高，輕推小車，使小車能在平板上做加速運動
F.將紙帶固定在小車后部，并穿過打點計時器的限位孔
將以上步驟完善并按合理的順序寫在橫線上________________.
交流討論：在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，要先接通電源，再放開紙帶.在取下紙帶前要先斷開電源.為了減小誤差，應重復實驗3次即打3條紙帶.
參考答案：（1）A中應先接通電源，再放開紙帶.
（2）D中取下紙帶前應先斷開電源.
（3）補充步驟G：換上新紙帶，重復3次.
步驟順序為：BFCADG.
學生分組交流討論該實驗操作過程中應該注意的事項并歸納：
注意事項：1.開始釋放小車時，應使小車靠近打點計時器.
2.實驗時，應先接通電源，再放開小車.
3.要防止鉤碼下落時與地板相碰，可在地板上事先放幾本書.
4.要防止小車與定滑輪相碰，可用中、食指叉開跨過細線放在滑輪前事先等著小車.
5.牽引小車的鉤碼個數(shù)要適當，以便使在長度為50cm的紙帶上清晰地取得5——6個計數(shù)點為宜.
6.細線一定要與長木板平行.
二、處理數(shù)據
同學們做完了實驗，每組學生手中都有了三條點跡清晰的紙帶.
問題：根據紙帶上的點，如何探究小車速度與時間的關系？
交流討論：1.紙帶上每一點的速度可以利用前后相鄰兩點的平均速度來表示.
2.相鄰兩點時間間隔為0.02s，為了便于研究計算，每5個計時點取1個計數(shù)點.計算時T=0.1s，利用計數(shù)點求速度.
3.紙帶上的點跡前一部分過于密集，測量長度時誤差較大，把前一部分的點跡舍掉.
結論：合理的數(shù)據處理如下：
1.對每條紙帶（即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）都舍掉開頭一些過于密集的點跡，找一個適當?shù)狞c當作計時起點，且每隔4個點計一個計數(shù)點.
2.對Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ條紙帶分別進行測量，并計算小車對應各計數(shù)點的瞬時速度并填入下表.
位置（計數(shù)點）01234567
時間（s）00.10.20.30.40.50.60.7
速度（m/s）紙帶Ⅰ
紙帶Ⅱ
紙帶Ⅱ
3.以速度v為縱軸，時間t為橫軸建立平面直角坐標系，并根據表中數(shù)據給坐標軸適當刻度.特別注意要標明各軸的單位.
4.分別根據表中紙帶（Ⅰ）（Ⅱ）（Ⅲ）對應的數(shù)據，在坐標系中描點，并分析對應每條紙帶描出點的分布規(guī)律.
5.作出每條紙帶對應的v-t圖象.
6.從圖象上分析小車的運動速度隨時間的變化規(guī)律.
問題探究
問題一：測量長度時用刻度尺測量相鄰兩個計數(shù)點間的長度，還是用刻度尺對齊各計數(shù)點（不移動尺子）讀出各計數(shù)點間長度值？
問題二：為什么用圖象處理實驗數(shù)據？
問題三：如何由實驗數(shù)據得出v-t圖象？
問題四：如何由實驗得出的v-t圖象，進一步得出小車運動的速度隨時間變化的規(guī)律？
交流討論：1.測量長度時最好用刻度尺對齊各計數(shù)點（不移動尺子）讀出各計數(shù)點間長度值，這樣可以避免測量誤差的積累.
2.為什么用圖象處理實驗數(shù)據
在科學上，為了描述實驗中測量值之間的關系，先將其在坐標系中描點，然后根據這些點的分布趨向，用一條平滑曲線（包括直線）連接這些點，盡量讓多數(shù)點落在曲線上，不在曲線上的點應使點數(shù)在曲線兩側大致一般多，這種方法叫“擬合”.
“擬合”法處理數(shù)據能夠直觀形象地反映數(shù)據的分布規(guī)律，進而找出所要探究的問題或物理量的特點及所遵循的規(guī)律.
3.如何由實驗數(shù)據得出v-t圖象
（1）根據變量函數(shù)的關系確定坐標軸：橫軸——時間軸，縱軸——速度軸.
（2）描點作圖.作圖時應把盡量多的點連在一條曲線（或直線上），不能連在線上的點應盡量使分居在線兩側的點數(shù)相同.
（3）根據作出的圖象分析變量之間的函數(shù)關系.
4.如何由實驗得出的v-t圖象進一步得出小車運動的速度隨時間變化的規(guī)律？
我們可以從兩條途徑進行：
圖2-1-5
一是通過直接分析圖象（圖2-1-5）的特點得到.小車運動的v-t圖象是一條傾斜的直線，那么當時間增加相同的值Δt，速度也會增加相同的值Δv.也就是得出結論：
小車的速度隨時間均勻增加（或變化）.
二是通過得出函數(shù)關系式進一步得到，既然小車的v-t圖象是一條傾斜的直線，那么v隨t變化的函數(shù)關系式為v=kt+b，顯然v與t成“線性關系”，小車的速度隨時間均勻增加（或變化）.
課堂訓練
小車牽引紙帶沿斜面下滑，用打點計時器打出的紙帶如圖2-1-6所示.已知打點周期為0.02s.根據紙帶提供的數(shù)據填寫表格并求出平均加速度，作出v-t圖象.
圖2-1-6打點計時器紙帶記錄了小車沿斜面下滑時的時間與位移
表一實驗數(shù)據
分段第1段第2段第3段第4段第5段第6段
時間t/s0——0.10.1——0.20.2——0.30.3——0.40.4——0.50.5——0.6
各段位移x/m1.45×10-22.45×10-23.55×10-24.55×10-25.60×10-26.65×10-2
平均速度v/（ms-1）
表二相鄰段加速度值
相鄰段1——2段2——3段3——4段4——5段5——6段
加速度a/（ms-2）
分析：已知每段的位移與時間，可求得各段的平均速度，由速度和時間關系可求得加速度.
解答：表一數(shù)據分析：
據=得，各段平均速度分別為
==m/s=1.45×10-1m/s
==m/s=2.45×10-1m/s
==m/s=3.55×10-1m/s
==m/s=4.55×10-1m/s
==m/s=5.60×10-1m/s
==m/s=6.65×10-1m/s
其v-t圖象如圖2-1-7所示.
圖2-1-7
表二數(shù)據分析：
各段的平均速度可以認為是該段中間時刻的瞬時速度，也可以粗略地認為是該段開始時的瞬時速度.因此，兩相鄰速度所對應的時間就等于0.02×5s=0.1s.
根據a=得知：
a1==m/s2=1.0m/s2
據相同的做法可求得：a2=1.1m/s2a3=1.0m/s2a4=1.05m/s2a5=1.05m/s2
平均加速度==m/s2=1.04m/s2.
問題：在描點作v-t圖象之前我們先求出打某一點時小車的瞬時速度，我們是利用t時刻附近一小段時間Δt內的平均速度代替t時刻的瞬時速度.Δt取得越小越好嗎？在描點作圖的過程中我們該注意什么？
教師展示課件（Δt過小出現(xiàn)的問題，作圖過程中應該注意的事項）
1.該實驗中是用t時刻附近一小段時間Δt內的平均速度代替t時刻的瞬時速度.從原理上講Δt越小，Δt內的平均速度越趨近t時刻的瞬時速度.但實驗上Δt很小時，相應位移也變小，使位移測量的相對誤差增大，反而使實驗誤差增大，因此，Δt不宜過長也不宜過短.另外，學完勻變速直線運動的規(guī)律后，我們會有精確的方法測某時刻的瞬時速度.
2.注意事項：（1）建立v-t坐標系，給坐標軸刻度時，要注意結合具體的測量數(shù)據，最小刻度值不宜太大，也不宜太小，以免描出的點分布太稀或太密，盡量使得描出的各點均勻布滿坐標平面.
（2）作圖象時，應用平滑的曲線連接各點，不能出現(xiàn)折線.如果有些點不在連線上，應使曲線兩側的點數(shù)大致相同.
（3）如果有個別點明顯遠離趨勢線，則可判定該點對應數(shù)據是錯誤的，應舍棄該點.
學生活動：利用自己手中的紙帶，進行數(shù)據處理，描繪出v-t圖象，得出實驗結論.
問題探究
學生作出的v-t圖象，各點并不是嚴格地在同一直線上，造成誤差的原因是什么？為了減少誤差，應采取什么措施？你得出了什么結論？
1.該實驗中作出的v-t圖象，很可能各點并不是嚴格在同一條直線上，這樣的誤差主要來源于：（1）對紙帶的測量；（2）求瞬時速度運算時有效數(shù)字的取舍；（3）對坐標軸的刻度；（4）描點時對各點位置的確定.
2.針對上述誤差產生的原因，在實驗過程中應盡量采取有效措施來減少誤差.重要的方法之一就是要細心、認真.
3.實驗結論：（1）物體的速度—時間圖象能反映出物體的速度隨時間變化的規(guī)律.
（2）小車做的是速度越來越大的加速直線運動，且速度隨時間是均勻增加的，它的速度—時間圖象是一條傾斜直線.
（3）牽引力越大時，小車的速度增加得越快，即加速度越大.
方法拓展
在利用打點計時器探究小車速度隨時間變化規(guī)律時通常是測量兩計數(shù)點間隔的距離，用v=，計算各計數(shù)點的速度，然后再用描述法求其運動規(guī)律.
下面是某同學的另一種做法，你認為有道理嗎？并談一下你的觀點.
某同學在打出的紙帶上每5點取一個計數(shù)點，共取了7個計數(shù)點，用以下方法繪制小車的v-t圖象.先把紙帶每隔0.1s剪斷，得到6個短紙條.再把這些紙條并排貼在一張紙上，使這些紙條下端對齊，作為時間坐標軸，標出時間.最后將紙條上端中心連接起來，于是得到v-t圖象，如圖2-1-8所示.
圖2-1-8
點評：培養(yǎng)學生把數(shù)學知識應用在物理當中，體會物理與數(shù)學的密切關系，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神，提高學生利用舊知識解決新問題的能力.
思維分析：（1）因為我們是把每段紙帶長當作縱坐標v值，把紙帶寬當作時間間隔，那么紙帶的面積在數(shù)值上應等于該時間段內的位移，即v-t圖線在該時間段內梯形的面積，才符合v-t圖.而兩小三角形面積全等，見圖2-1-9，故可由此方法得到v-t圖象.（2）用求直線斜率得加速度值a=.
圖2-1-9
閱讀材料（課件展示）
1.用計算機繪制v-t圖象
用Excel繪制圖象時，注意輸入數(shù)據時用“依次”二字，在Excel工作簿中先輸入自變量時間，在相鄰一列中輸入對應的速度值，輸入順序不對，所畫的圖象也不對.具體做法如下：
打開Excel工作簿可以看到行和列，行號用1、2、3……表示；列號用A、B、C……表示.將自變量時間的數(shù)值從某一單元格開始輸入，在同一列中將其他時間值一一輸入.在相鄰的右側一列中將速度值一一輸入，注意速度值要與時間值相對應.也可以在同一行中依次輸入時間和速度，下一行中再次輸入第二組時間和速度，直至全部輸入完畢.用鼠標選中這些數(shù)據，再用鼠標左鍵單擊“圖表向導”按鈕，出現(xiàn)“圖表類型”窗口，選“散點圖”，選“確定”按鈕，彈出“圖表標題輸入框”，輸入相應的字符后選“下一步”按鈕，直到“完成”.出現(xiàn)由點組成的圖表，用鼠標右鍵單擊繪圖區(qū)中任何一個數(shù)據點，出現(xiàn)下拉式菜單，選“添加趨勢線”，彈出添加趨勢線窗口，選擇“線性”趨勢；打開該窗口的“選項”卡，對其中“顯示公式”左側的小方格用鼠標左鍵單擊出現(xiàn)“√”號后，按“確定”.則圖表框中出現(xiàn)一條直線，這就是經過計算機做最佳“擬合”后的v-t圖象，并顯示出一個表明該圖象的函數(shù)式.
2.圖象在社會、生活中的應用
現(xiàn)代社會，圖象和文字一樣，已經成為人們進行研究、交流的一個重要手段.科學家、工程師、社會學家、經濟學家……社會上不同行業(yè)的人們正在越來越多地運用圖象.
圖2-1-10展示了世界人口每增加大約10億所經歷的時間.由圖象可知，世界人口每增加10億的時間間隔越來越短，這揭示了人口大爆炸危機.但是在將圖象外推時一定要謹慎，外推圖象時需要綜合考慮各方面的因素.
圖2-1-10世界人口隨時間的變化
課堂小結
本節(jié)課探究了小車速度隨時間變化的規(guī)律.通過對實驗原理及目的的探究得出實驗器材及實驗步驟，通過紙帶分析可以得到物體的運動規(guī)律，最終得出小車速度時間圖象為一條傾斜直線.
規(guī)律方法總結：1.因為打點計時器結合紙帶能記錄物體在一系列不同時刻的位置，所以通過紙帶分析可以得到物體的運動規(guī)律，電火花計時器及閃光照相的原理與之類似，也可以應用.
2.求紙帶上某點速度時一般用一小段時間內的平均速度代替，在學完勻變速直線運動規(guī)律后，還有更準確的方法.
布置作業(yè)
1.教材第33頁“問題與練習”第1、3題.
2.模擬打點計時器
如圖2-1-11所示，兩位同學進行跑步比賽時，為了了解自己的加速情況，他們分別拿著底部穿孔、滴水比較均勻的飲料瓶一起跑，然后通過地上的水印分析他們的速度變化情況.請你和同學們一起試一試，并說一說其中的道理.
圖2-1-11
板書設計
1實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律
探究小車速度隨
時間變化的規(guī)律
活動與探究
課題：用照相機從側面給正在快速運動的人或車拍照時，有時會得到一張邊緣模糊的照片.你能由這張照片和相機快門的速度得到這張照片所拍的人或物的運動速度嗎？
分析：1.根據模糊的照片可測出兩邊緣的距離.
2.根據人或物與照片的比例算出人或物的實際位移.
3.根據相機快門的速度求出此過程所用的時間.
4.利用v=求出人或物的運動速度.
結論：能由這張照片和相機快門的速度得到這張照片所拍的人或物的運動速度.
習題詳解
1.解答：（1）見下表
時間t/s051015202530
速度v/（kmh-1）54596570768186
速度v/（ms-1）1516.418.119.421.122.523.9
（2）如圖2-1-12
圖2-1-12
（3）可認為是一條直線
2.解答：a做勻速直線運動，速度為15m/s；b做初速度為零、加速度為1.75m/s2的勻加速直線運動；c做初速度為4m/s、加速度為0.67m/s2的勻減速直線運動，6s時速度為0.
3.解答：（1）圖2-1-13.
圖2-1-13
（2）剪下的紙條長度表示0.1s時間內位移大小，可近似認為速度v=.v∝Δx，紙條長度可認為表示速度.
4.略.
設計點評
本教學設計首先通過教師展示課件復習舊知，然后引導學生進行實驗，并通過演示實驗讓學生總結出實驗過程中應注意的事項、實驗誤差的來源，以及對實驗數(shù)據的正確處理.先熟知操作過程各種可能結果，然后再進行實驗，使學生既提高了技能，又快速、準確地進行探究.
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《實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律》教學設計
《實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律》教學設計
1、實驗目的。
（1）練習打點計時器的使用，知道如何處理紙帶上點的數(shù)據和求瞬時速度的方法。
（2）能運用v—t圖像探究小車速度隨時間變化的規(guī)律。
2、實驗原理。
（1）利用打點計時器在紙帶上打的點的信息，求出各點的瞬時速度。（某點的瞬時速度可以認為等于該點相鄰兩點之間的平均速度）
（2）在v—t圖像描繪各點，作出v—t圖像，判斷小車的運動情況，并計算小車的加速度。
3、實驗器材。
小車，細繩，鉤碼，長木板，電磁打點計時器，低壓交流電，紙帶，刻度尺，導線若干。
4、實驗步驟。
（1）把一端有定滑輪的長木板固定在桌面上，并使定滑輪伸出桌面，固定好打點計時器，連接好電路，如上圖所示。
（2）按上圖所示連接好裝置后，接通電源，當打點計時器穩(wěn)定后釋放小車，讓小車拉著紙帶運動，打完一條紙帶后立即關掉電源，換一條紙帶重復操作兩次。
（3）在這三條紙帶中選擇最清晰的一條，舍掉開始最密集的點，選擇連續(xù)的相隔0.1s的若干的計數(shù)點進行計算每點的瞬時速度。把數(shù)據填入事先設計好的表格中。
（4）作出v—t圖像，把數(shù)據描繪到圖像中，用一條直線描述各個點，盡量讓更多的點擬合直線。
實驗結論：觀察到實驗數(shù)據，可以用一條直線擬合，在誤差范圍內，連接各點后圖像是一條直線，說明小車的速度隨時間均勻增大，加速度恒定。
必修一2.1實驗：探究小車速度隨時間變化的關系（學案）
一名合格的教師要充分考慮學習的趣味性，作為教師就要在上課前做好適合自己的教案。教案可以讓學生們能夠更好的找到學習的樂趣，幫助教師營造一個良好的教學氛圍。那么怎么才能寫出優(yōu)秀的教案呢？為此，小編從網絡上為大家精心整理了《必修一2.1實驗：探究小車速度隨時間變化的關系（學案）》，供大家參考，希望能幫助到有需要的朋友。
必修一2.1實驗：探究小車速度隨時間變化的關系（學案）
課前預習學案：
預習目標：
1、通過小車在鉤碼牽引下運動的探究實驗，進一步掌握打點計時器的使用方法和利用打點計時器研究物體運動的方法。
2、會計算各個計數(shù)點的速度。
預習內容：
1、電火花計時器使用電源，當電源頻率為50Hz時，每隔打一次點，打點時間間隔由決定（選填“電壓大小”或“電源頻率”）。
2、下圖為打點計時器打出的紙帶的一部份，點間時間隔為T，盡可能精確測B點的瞬時速度的表達式是VB=
3、本實驗用到的實驗器材有
提出疑惑：
課內探究學案：
學習目標：
1、進一步掌握打點計時器的使用方法和利用打點計時器研究物體運動的方法。
2、會計算各個計數(shù)點的速度。
3、會根據紙帶上計錄的數(shù)據，在坐標紙上畫出v-t圖象。
重難點：
1、各點瞬時速度的計算。
2、對實驗數(shù)據的處理、規(guī)律的探究。
實驗過程:
1、把附有定滑輪的長木板平放在桌上，把打點計時器固定在長木板的一端，連接好電路。
2、把細繩的一端拴在小車上，使細繩繞過滑輪，下面掛適當?shù)你^碼。使紙帶穿過計時器，并把它的一端固定在小車的后面。
3、使小車停在的地方，先，再放開
讓小車拖動紙帶運動，計時器就在紙帶上打出了一系列點，隨后
4、換上新紙帶，重復兩次。
5、從3條紙帶中選擇的一條紙帶，舍去
找一個適當?shù)狞c作為計時起點。為了方便，減小誤差，通常不用0.02s為時間單位，而是用每打的時間s為時間單位，在紙帶上選好的計時點下面標0，在第點下面標1，在第點下面標2……，標明的點叫計數(shù)點（如下圖所示），兩相鄰點間的距離分別是x1、x2、x3…………
6、測出x1、x2、x3…………的長度,并將測量結果直接標在紙帶上.
據v1==(第一空填公式,第二空填測量和計算結果)
據v2==(同上);
據v3==(同上);
據v4==(同上);
可算出各點的瞬時速度,將結果填入下面的表格中.
計數(shù)點序號12345
計數(shù)點對應的時刻（s）0.100.40
各計數(shù)點間的距離
通過各計數(shù)點的速度（cm／s）
8、根據表中的數(shù)據，在坐標紙上畫出v――t圖象（自己確定合理的標度）
得到的圖像應該是
思考：1該圖像過坐標原點嗎？為什么？
2、根據小車的v-t圖象，探究小車速度隨時間變化滿足什么規(guī)律？
當堂檢測：
1．據打點計時器打出的紙帶，我們可以從紙帶上直接得到的物理量是()
A．時間間隔B．位移C．加速度D．平均速度
2．學生在練習使用打點計時器時，紙帶上打出的點不是圓點，而是一些短線，這可能是因為
A、打點計時器錯接在直流電源上?()
B．電源電壓不穩(wěn)定?
C．打點計時器使用的電壓太低?
D．振針到復寫紙的距離太小
3、接通電源與釋放紙帶（或物體），這兩個操作時刻的關系應當是()
A．先接通電源，后釋放紙帶?
B．先釋放紙帶，后接通電源?
C．釋放紙帶的同時接通電源?
D．先接通電源或先釋放紙帶都可以
4電磁打點記時器是一種記時工具，關于它的使用以下說法正確的是()
A．使用電壓為220V交流電?
B．使用電壓為220V直流電?
C．使用電壓為4V～6V直流電?
D．使用電壓為4V～6V交流電
5．在下列給出的器材中，本節(jié)實驗中所需的器材有()
①打點計時器②天平③低壓交流電源④低壓直流電源⑤細繩和紙帶⑥鉤碼和小車⑦秒表⑧一端有滑輪的長木板⑨刻度尺
A．①③⑧⑨B．⑤⑥⑧⑨C．①③⑤⑥D．①③⑤⑥⑧⑨
課后練習與提高：
6．在研究勻變速直線運動的實驗中，算出小車經過各計數(shù)點瞬時速度如下
計數(shù)點序號123456
計數(shù)點對應的時刻（s）0.100.200.300.400.500.60
通過計數(shù)點的速度（cm／s）44.062.081.0100.0110.0168.0
為了計算加速度，合理的方法是（）
A．根據任意兩計數(shù)點的速度用公式算出加速度
B．根據實驗數(shù)據畫出v－t圖，量出其傾角，由公式A=tg求出加速度
C．根據實驗數(shù)據畫出v－t圖，由圖線上相距較遠的兩點所對應的速度、時間，用公式算出加速度
D．依次算出通過連續(xù)兩計數(shù)點間的加速度，算出平均值作為小車的加速度
7．在研究勻變速直線運動的實驗中，某同學操作以下實驗步驟，其中錯誤或遺漏的步驟有()
A.拉住紙帶，將小車移至靠近打點計時器處放開紙帶，再接通電源
B.將打點計時器固定在平板上，并接好電路
C.把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，下面吊著適當重的鉤碼
D.取下紙帶
E.將平板一端抬高，輕推小車，使小車能在平板上做勻速運動
F.將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔
將以上步驟完善后寫出合理的步驟順序。
8、在《探究小車速度隨時間變化的規(guī)律》實驗中，得到的紙帶如圖所示。按時間順序取0、1、2、3、4、5六個點。用尺量出1、2、3、4、5點到0點的距離分別是：(單位：cm)8.7816.0821.8726.1628.94。由此可求出2點的即時速度v=______m/s，打4點時的速度是，物體的加速度a=______m/s2,物體做_______運動。（所標點間有4個點未畫出）
0123456
實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律教案分析
實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律教案分析
知識與技能
1.根據相關實驗器材，設計實驗并熟練操作.
2.會應用已學知識處理紙帶，求各點瞬時速度.
3.會用表格法處理數(shù)據，并合理猜想.
4.巧用圖象處理數(shù)據，觀察規(guī)律
5.掌握畫圖象的一般方法，并能用簡潔語言進行闡述.
過程與方法
1.初步學會根據實驗要求設計實驗，完成某種規(guī)律的探究方法.
2.對打出的紙帶，會用近似的方法得出各點的瞬時速度.
3.初步學會根據實驗數(shù)據進行猜想、探究、發(fā)現(xiàn)規(guī)律的探究方法.
4.認識數(shù)學化繁為簡的工具作用，直觀地運用物理圖象展現(xiàn)規(guī)律，驗證規(guī)律.
5.通過實驗探究過程，進一步熟練打點計時器的應用，體驗瞬時速度的求解方法.
情感態(tài)度與價值觀
1.通過對小車運動的設計，培養(yǎng)學生積極主動思考問題的習慣，并鍛煉其思考的全面性、準確性與邏輯性.
2.通過對紙帶的處理、實驗數(shù)據的圖象展現(xiàn)，培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度，能使學生靈活地運用科學方法研究問題、解決問題、提高創(chuàng)新意識.
3.在對實驗數(shù)據的猜測過程中，提高學生合作探究能力.
4.在對現(xiàn)象規(guī)律的語言闡述中，提高了學生的語言表達能力，還體現(xiàn)了各學科之間的聯(lián)系，可引申到各物體間的關聯(lián)性，使自己融入社會.
5.通過經歷實驗探索過程，體驗運動規(guī)律探索的方法.
教學重點：
1、圖象法研究速度隨時間變化的規(guī)律
2、對運動的速度隨時間變化規(guī)律的探究
教學難點：
1、各點瞬時速度的計算
2、對實驗數(shù)據的處理規(guī)律的研究
教學過程
新課引入
物體的運動通常是比較復雜的。放眼所見，物體的運動規(guī)律各不相同。在生活中，人們跳遠助跑、水中嬉戲……在自然界了，雨滴下落，獵豹捕食，螞蟻搬家……這些運動中多有速度的變化。
物體的速度變化存在規(guī)律嗎？怎樣探索復雜運動蘊含的規(guī)律？怎樣探索復雜運動蘊含的規(guī)律呢？
要探究一個物體隨時間變化的規(guī)律，必須知道物體在不同時刻的速度。直接測量瞬時速度是比較困難的，我們可以借助打點計時器先記錄物體在不同時刻的位置，在通過對紙帶的分析，計算得到各個時刻的瞬時速度。
新課教學
一、進行實驗
1、步驟（略）
2、實驗注意問題
①開始釋放小車時，應使小車靠近打點計時器
②先接通電源，再釋放小車，當小車停止運動時應及時關閉電源
③需防止鉤碼落地和小車與滑輪相撞，當小車到達滑輪前及時用手按住它
④鉤碼個數(shù)適當，以免a過大點太少。應以50cm的紙帶取得20~40個連續(xù)點為佳
二、數(shù)據分析
1、紙帶的選取和處理
①多條紙帶中選取一條點跡清晰且點跡排成直線的紙帶進行處理。
②舍掉開頭一段過于密集的，找一個適當?shù)狞c做計時起點，為了減少測量誤差和便于計算，每隔4個“計時點”選取一個“計數(shù)點”進行測時，相鄰計數(shù)點的時間間隔為0.1秒
③測量距離時從選取的計時起點到各個計數(shù)點的距離
提問：瞬時速度的計算方法
2、數(shù)據處理：用描點法做速度—時間圖象
①把各點的瞬時速度填入下表
位置編號
0
1
2
3
4
5
時間t/s
速度
②做v—t圖象
⑴建立坐標系，縱坐標軸為速度v，橫坐標軸為時間t
⑵對坐標軸進行適當分度，使測量結果差不多布滿坐標系
⑶描出測量點，應盡可能清晰
⑷用一條光滑的曲線（直線）連接坐標系中的點
明顯偏離的點視為無效點，連線時應使連線兩側的點分布大致相同
出示一組數(shù)據讓學生在黑板上描出圖象
⑸從最終結果看出小車的v—t圖象是一條傾斜的直線
三、對v—t圖象的認知
1、圖象的物理意義：反映了速度隨時間變化的規(guī)律不是物體運動的軌跡
2、可以從圖象上得到任一時刻的速度
四、例題分析
例1、為了計算加速度，最合理的方法是…………………………（）
A、根據任意兩計數(shù)點的速度公式算出加速度
B、根據實驗數(shù)據畫出v—t圖，量出其傾角，由公式求出加速度
C、根據實驗數(shù)據畫出v—t圖，由圖線上相距較遠的兩點對應的速度、時間，由公式求出加速度
D、依次算出通過連續(xù)兩計數(shù)點間的加速度，算出平均值作為小車的加速度
例2、一輛汽車關閉發(fā)動機后，以一定的初速度86km/h沖上一段傾斜的長直公路，每隔5s讀取一次汽車速度表的示數(shù)，記錄如下切做了響應的單位換算：
時間t/s
0
5
10
15
20
25
30
速度v/（km/h）
86
81
76
70
65
59
54
速度v/（m/s）
23.4
22.5
21.1
19.4
18.1
16.4
15.0
由以上數(shù)據用描點法作出汽車速度與時間關系的圖線。
作業(yè)：書后習題1、2、3、4
5、如圖所示，是某質點做直線運動的v—t圖象，請回答下列問題：
（1）盡可能詳細地描述質點分別
在AB、BC、CD段的運動；
（2）質點在2s末的速度多大？
2.1實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律學案
2.1實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律學案
【學習目標】
1、根據相關實驗器材，設計實驗并熟練操作。
2、會運用已學知識處理紙帶，求各點瞬時速度。
3、會用表格法處理數(shù)據，并合理猜想。
4、巧用v-t圖象處理數(shù)據，觀察規(guī)律。
5、掌握畫圖象的一般方法，并能用簡潔語言進行闡述。
【重點難點】
1、各點瞬時速度的計算。
2、對實驗數(shù)據的處理、規(guī)律的探究。
【典型例題】
例1、在探究小車速度隨時間變化規(guī)律的實驗中，得到一條記錄小車運動情況的紙帶，如圖所示。圖中A、B、C、D、E為相鄰的計數(shù)點，相鄰計數(shù)點的時間間隔為T＝0.1s。
⑴根據紙帶上的數(shù)據，計算B、C、D各點的數(shù)據，填入表中。
⑵在坐標紙上作出小車的v－t圖像。
（3）由v－t可知小車的加速度為？
位置編號ABCDE
時間t/s00.10.20.30.4
瞬時速度v/(ms－1)
例2、某校實驗小組的同學們在研究勻變速直線運動的實驗中，算出小車經過各計數(shù)點時的瞬時速度如下表：
計數(shù)點序號123456
計數(shù)點對應的時刻（s）0.100.200.300.400.500.60
通過計數(shù)點的速度（cm／s）44.062.081.0100.0110.0168.0
為了計算加速度，下面幾種做法最合理的是（）
A．根據任意兩計數(shù)點的速度用公式算出加速度
B．根據實驗數(shù)據畫出v－t圖，量出其傾角，由公式a=求出加速度
C．根據實驗數(shù)據畫出v－t圖，由圖線上相距較遠的兩點所對應的速度、時間，用公式算出加速度
D．依次算出通過連續(xù)兩計數(shù)點間的加速度，算出平均值作為小車的加速度
【當堂訓練】
1．在研究勻變速直線運動的實驗中，如圖所示，為一次記錄小車運動情況的紙帶，圖中A、B、C、D、E為相鄰的記數(shù)點，相鄰記數(shù)點間的時間間隔T=0.1s。
⑴根據_______可判定小車做_________運動。
⑵根據________計算各點的瞬時速度，且vA＝，vB＝，vC＝，vD＝，vE＝。
⑶在圖所示的坐標中作出小車的v一t，圖線，并根據圖線求出a=_____。
⑷將圖線延長與縱軸相交，交點的速度是_______，此速度的物理意義是_______。
2.在研究勻變速直線運動的實驗中，某同學操作以下實驗步驟，其中錯誤或遺漏的步驟有（遺漏步驟可編上序號G、H……）
A．拉住紙帶，將小車移至靠近打點計時器處放開紙帶，再接通電源
B．將打點計時器固定在平板上，并接好電路
C．把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，下面吊著適當重的鉤碼
D．取下紙帶
E．將平板一端抬高，輕推小車，使小車能在平板上做勻速運動
F．將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔
將以上步驟完善后寫出合理的步驟順序。
【學后反思】
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