2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 —【新教材】人教版（2019）高中物理必修第一册教案

第二章
第一节
实验：探究小车速度随时间变化的规律
【教学目标】
1.进一步熟练打点计时器的使用。
2.加深学习利用纸带求某时刻瞬时速度的方法。
3.进一步提高用描点法作图的能力。
【核心素养发展】
核心知识
1.进一步熟练打点计时器的使用。
2.加深学习利用纸带求某时刻瞬时速度的方法。
3.进一步提高用描点法作图的能力。
核心能力
1.通过实验电路的连接练习动手能力，体会科学家的不容易。
2.学会如何更好的处理实验数据。
科学品质
1.
通过对纸带的处理，实验数据的图象展现，培养学生实事求是的科学态度，能使学生灵活地运用科学方法来研究问题，解决问题，提高创新意识。
2.
用打点计时器测位移和时间是一个很有趣且不是很难的实验。通过实验进一步理解探究的过程。
【教学重点】
1．打点计时器的使用。
2．画物体的速度—时间图象。
【教学难点】
1．对纸带数据的处理。
2．用计算机绘制v-t图象。
【教学方法】教师启发、引导学生思考，讨论、交流学习成果。探究法、讨论法、实验法。
（一）新课导入
1、电火花计时器使用
电源，当电源频率为50Hz时，每隔
打一次点，打点时间间隔由
决定（选填“电压大小”或“电源频率”）。
2、下图为打点计时器打出的纸带的一部份，点间时间隔为T，尽可能精确测B点的瞬时速度的表达式是VB
=
______________
3、本实验用到的仪材有
______________________________
（二）新课内容
一．实验目的
探究小车速度随
变化的规律。
二．实验原理
利用
打出的纸带上记录的数据，以寻找小车速度随时间变化的规律。
三．实验器材
打点计时器、低压
电源、纸带、带滑轮的长木板、小车、
、细线、复写纸片、
。
四．实验步骤
1．实验准备电路的连接
（1）如图2-1-1所示，把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路。
（2）．把一条细线拴在小车上，使细线跨过滑轮，下边挂上合适的
。把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车的后面。
2.实验过程
（1）把小车停在靠近打点计时器处，先接通
，后放开
，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一行小点，随后立即关闭电源。换上新纸带，重复实验三次。
（2）从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开头比较密集的点迹，在后边便于测量的地方找一个点做计时起点。为了测量方便和减少误差，通常不用每打一次点的时间作为时间的单位，而用每打五次点的时间作为时间的单位，就是T=0.02
s
×5=0.1
s
。
3．数据处理
（1）利用纸带计数点间距离x1、x2、x3……和相对应的时间，根据第一章用打点计时器测量瞬时速度的方法,得出各计数点的瞬时速度，　……其中Ｔ＝0.1s；求出各计数点的瞬时速度后，由加速度的定义：计算出小车做直线运动的加速度a。
（2）将得到的瞬时速度值分别填入下表：
小车在几个时刻的瞬时速度
位置编号
0
1
2
3
4
5
时间t/s
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
v1/(m?s-1)
v2/(m?s-1)
v3/(m?s-1)
（3）作出速度—时间图象
运用“拟合”描点法画v-t图象：在科学上,为了描述实验中测量量之间的关系,先将其在坐标系中描点,然后用一条曲线(包括直线)“拟合”这些点,使画出的曲线两侧的点数大致相同,这种描点方法叫拟合描点法。
每次实验，描出的几个点都大致在一条直线上，由于实验误差是不可避免的,所以有些点会落在直线的左边,有些点落在了直线的右边，如果是没有误差的理想情况，这些点才能全部落在直线上。需要注意的是,如果在拟合这些点时，发现某一个点离散得较多，远远偏离了拟合曲线，则说明此点反映的实验数据存在问题，应重做这一步实验或舍去此点。
（4）作出v-t图象，通过观察思考，找出这些点的分布规律，图线的斜率就是小车运动的加速度。
五．注意事项
1．
开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器。
2．
先接通电源，计时器工作后，再放开小车，当小车停止运动时及时断开电源。
3．
要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞，当小车到达滑轮前及时用手按住它。
4．
牵引小车的钩码个数要适当，以免加速度过大而使纸带上的点太少，或者加速度太小而使各段位移无多大差别，从而使误差增大。加速度的大小以能在60cm长的纸带上清楚地取得六七个计数点为宜。
5．要区别计时器打出的点和人为选取的计数点。一般在纸带上每5个点取一个计数点，间隔为0.1
s
。
应用点一：实验器材的选择
例1：在下列给出的器材中，选出“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中所需的器材填在横线上（填编号）.
①打点计时器
②天平
③低压交流电源
④低压直流电源
⑤细绳和纸带
⑥钩码和小车
⑦秒表
⑧一端有滑轮的长木板
⑨刻度尺
选出器材是____________.
解析：
打点计时器是一种计时仪器，所用电源是低压交流电源，因此④⑦不选.该实验不需要测量质量，因此②不选.
答案：
①③⑤⑥⑧⑨
点评：要掌握实验器材的选取，首先要理解实验的原理，结合实验目的和实验过程进行记忆.
拓展练习1－1：在下列所给器材中，本实验所需的器材有____________；为达到实验目的，还应增添____________.
①电磁打点计时器
②天平
③低压直流电源
④细绳
⑤纸带
⑥小车
⑦钩码
⑧秒表
⑨一端有滑轮的长木板
拓展练习1－1：①④⑤⑥⑦⑨
低压交流电源和刻度尺
应用点二：熟悉实验操作步骤
例2：在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，某同学操作中有以下实验步骤，其中有错误或遗漏的步骤有（遗漏步骤可编上序号G、H……）______________________.
A.拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，先放开纸带，再接通电源
B.将打点计时器固定在平板上，并接好电路
C.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当的钩码
D.取下纸带
E.将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上做匀速运动
F.将纸带固定在小车后部，并穿过打点计时器的限位孔
将以上步骤完善并按合理的顺序写在横线上____________.
解析：在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，要先接通电源，再放开纸带.在取下纸带前要先断开电源.为了减小误差，应重复3次即打3条纸带.
答案：（1）A中应先接通电源，再放开纸带.
（2）D中取下纸带前应先断开电源.
（3）补充步骤G：换上新纸带，重复3次
步骤顺序为：BFECADG
点评：对于实验步骤，同学们应结合实际操作掌握.
拓展练习2－1：关于“探究小车速度随时间变化的规律”的实验操作，下列说法错误的是（
）
A.长木板不能侧向倾斜
B.在释放小车前，小车应紧靠在打点计时器上
C.应先接通电源，待打点计时器开始打点后再释放小车
D.要在小车到达定滑轮前使小车停止运动
拓展练习2－1：B
六、板书设计
七、作业布置
课堂作业：课本p40全部
八、小结
本实验的几个重点：电路的连接不能虚，实验的过程顺序不能错，位移的测量要估读，单位不能丢，时间间隔不能数错，速度的计算要认真。在考试中计算最容易出错，要加强练习。
A
B
C
D
O
E
x5
x4
x1
x2
x3