必修一 2.1实验：探究小车速度随时间变化的关系（学案）
课前预习学案：
预习目标：
1、 通过小车在钩码牵引下运动的探究实验，进一步掌握打点计时器的使用方法和利用打点计时器研究物体运动的方法。
2、 会计算各个计数点的速度。
预习内容：
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、本实验用到的实验器材有
提出疑惑：
课内探究学案：
学习目标：
1、进一步掌握打点计时器的使用方法和利用打点计时器研究物体运动的方法。
2、 会计算各个计数点的速度。
3 、会根据纸带上计录的数据，在坐标纸上画出v-t图象。 21世纪教育网
重难点：
1、各点瞬时速度的计算。
2、对实验数据的处理、规律的探究。
实验过程:
1、把附有定滑轮的长木板平放在桌上，把打点计时器固定在长木板的一端，连接好电路。
2、把细绳的一端拴在小车上，使细绳绕过滑轮，下面挂适当的钩码。使纸带穿过计时器，并把它的一端固定在小车的后面。
3、使小车停在 的地方，先 ，再放开
让小车拖动纸带运动，计时器就在纸带上打出了一系列点，随后
4、换上新纸带，重复两次。
5、从3条纸带中选择 的一条纸带，舍去
找一个适当的点作为计时起点。为了方便，减小误差，通常不用0.02s为时间单位，而是用每打 的时间 s为时间单位，在纸带上选好的计时点下面标0，在第 点下面标1，在第 点下面标2……，标明的点叫计数点（如下图所示），两相邻点间的距离分别是x1、x2、x3…………
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6、测出x1、x2、x3…………的长度,并将测量结果直接标在纸带上.
据v1= = (第一空填公式,第二空填测量和计算结果)21世纪教育网
据v2= = (同上);
据v3= = (同上);
据v4= = (同上);
可算出各点的瞬时速度,将结果填入下面的表格中.
计数点序号 1 2 3 4 5
计数点对应的时刻（s） 0.10 0.40
各计数点间的距离21世纪教育网
通过各计数点的速度（cm／s）
8、根据表中的数据，在坐标纸上画出v――t图象（自己确定合理的标度）
[来源:21世纪教育网]
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得到的图像应该是
思考：1该图像过坐标原点吗？为什么？
2、根据小车的v-t图象，探究小车速度随时间变化满足什么规律？
当堂检测：
1．据打点计时器打出的纸带，我们可以从纸带上直接得到的物理量是 ( )
A．时间间隔 B．位移 C．加速度 D．平均速度
2．学生在练习使用打点计时器时，纸带上打出的点不是圆点，而是一些短线，这可能是因为
A、打点计时器错接在直流电源上 ( )
B．电源电压不稳定 21世纪教育网
C．打点计时器使用的电压太低
D．振针到复写纸的距离太小
3、接通电源与释放纸带（或物体），这两个操作时刻的关系应当是 ( )
A．先接通电源，后释放纸带
B．先释放纸带，后接通电源
C．释放纸带的同时接通电源
D．先接通电源或先释放纸带都可以
4电磁打点记时器是一种记时工具，关于它的使用以下说法正确的是 ( )
A．使用电压为220V交流电
B．使用电压为220V直流电
C．使用电压为4V～6V直流电
D．使用电压为4V～6V交流电
5．在下列给出的器材中，本节实验中所需的器材有 ( )
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
A．①③⑧⑨ B．⑤⑥⑧⑨ C．①③⑤⑥ D．①③⑤⑥⑧⑨
课后练习与提高：
6．在研究匀变速直线运动的实验中，算出小车经过各计数点瞬时速度如下
计数点序号 1 2 3 4 5 6
计数点对应的时刻（s） 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60
通过计数点的速度（cm／s） 44.0 62.0 81.0 100.0 110.0 168.0
为了计算加速度，合理的方法是 （ ）
A．根据任意两计数点的速度用公式算出加速度
B．根据实验数据画出v－t图，量出其倾角，由公式A = tg求出加速度
C．根据实验数据画出v－t图，由图线上相距较远的两点所对应的速度、时间，用公式算出加速度
D．依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度
7．在研究匀变速直线运动的实验中，某同学操作以下实验步骤，其中错误或遗漏的步骤有 ( )
A.拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处放开纸带，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，下面吊着适当重的钩码
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. 将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔21世纪教育网
将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序。
[21世纪教育网]
8、在《探究小车速度随时间变化的规律》实验中，得到的纸带如图所示。按时间顺序取0、1、2、3、4、5六个点。用尺量出1、2、3、4、5点到0点的距离分别是：(单位：cm) 8.78 16.08 21.87 26.16 28.94。由此可求出2点的即时速度v=______m/s，打4点时的速度是 ，物体的加速度a=______m/s2,物体做_______运动。（所标点间有4个点未画出）
0 1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
O
E
x5
x4
x1
x2
x3
4
0
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1
2
3
5
x1
x2
x3
x4
x5
v
t(共12张PPT)
一、实验目的
1.练习使用打点计时器，学会用打上点的纸带研究物体的运动。
2.掌握判断物体是否做匀变速运动的方法。
3.测定匀变速直线运动的加速度。
二、实验仪器
打点计时器；纸带；复写纸片；低压交流电源；小车；细绳；一端附有滑轮的长木板；刻度尺；钩码；导线
注意:区分电火花打点计时器----交流电压220V
三、实验原理
1.了解打点计时器.
(1)一种使用交流电源的计时仪器，它每隔0.02s打一个点（由于电源频率是50Hz）。
(2) 纸带上的点表示了相应运动物体在不同时刻的位置，研究纸带上所打点的间隔，就可以了解物体运动的情况。
2.由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法：
如图所示，0、1、2……为时间间隔相等的各计数点，S1、S2、S3……为相邻两计数点之间的距离，若△S= S2－S1=……=C（常数），即若两连续相等的时间间隔里的位移之差为恒量，则与纸带相连的物体的运动为匀变速运动。
1 2 3 4 5
0
S1
S2
S3
S4
S5
3.由纸带求物体运动加速度的方法：
⑴用“逐差法”求加速度.
根据S4－S1= S5－S2= S6－S3=3aT2（T为相邻两计数点之间的时间间隔）
⑵用v-t图象法：即先根据求出打第n个点时纸带的即时速度，后做出v-t图，图线的斜率即为物体运动的加速度。
1 2 3 4 5
0
S1
S2
S3
S4
S5
实验原理示意图
四、实验步骤
1.把一端附有滑轮的长木板平放再实验桌上，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.把一条细绳栓在小车上，细绳跨过滑轮，并在细绳的另一端挂上合适的钩码，试放手后，小车能在长木板上平稳的加速滑行一段距离，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车后面。
实验条件：
a．合力恒定，细线与木板是平行的。
b．接50HZ，4—6伏交流电。
3.把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开小车，让小车运动，打点计时器就在纸带上打出一系列的点，取下纸带，换上新纸带，重复实验三次。
4.选择一条比较理想的纸带，舍掉开头的比较密集的点，确定计数始点，表明计数点，正确使用毫米刻度尺测量两点间的距离，并把测量结果填入表中，用逐差法求出加速度的值，，最后求其平均值，还可求出各计数点对应的速度，做v——t图象，求得直线的斜率即为物体运动的加速度。
五、注意事项
1.小车的加速度应适当大一些，以能在纸带上长约50cm的范围内清楚地取7～8个计数点为宜。
5.不要分段测量各段位移，应尽可能一次测量完毕（可先统一量出到计数点0之间的距离），读数时应估读到毫米的下一位。
2.要防止钩码落地和小车跟定滑轮相撞，纸带打完后即时断开电源。
3.每打完一条纸带，将定位轴上的复写纸换个位置，以保证打点清晰。
4.应区别打点计时器打出的点和人为选取的计数点（一般把计时器打出的5个点作为一个计数点），选取的计数点不得少于6个。
6、注意所选取的相等时间间隔T的大小及所测位移S
例1.某学生用打点计时器研究小车的匀变速直线运动。他将打点计时器接到频率为50 Hz的交流电源上，实验时得到一条纸带。他在纸带上便于测量的地方选取第一个计时点，在这点下标明A ，第六个点下标明B ，第十一个点下标明C ，第十六个点下标明D ，第二十一个点下标明E 。测量时发现B点已模糊不清，于是他测得AC长为14.56 cm ，CD长为11.15cm ，DE长为13.73 cm ，则打C点时小车的瞬时速度大小为________m/s,小车运动的加速度大小为 m／s2 ，AB的距离应为 cm 。(保留三位有效数字)
A
B
C
D
E必修一 2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律（教案）
教材分析：
本节实验为探究实验，目的是让学生通过研究小车在重物牵引下的速度随时间的变化的规律，经历科学探究的活动，学会实验数据的处理方法。
教学目标：
1、 通过小车在钩码牵引下运动的实验探究，进一步掌握打点计时器的使用方法和利用打点计时器研究物体运动的方法。
2、 会计算各个计数点的速度。
3 、设计表格填入实验数据，并能在坐标纸上画出v-t图象。
教学重难点：
1、探究物体的速度随时间变化规律。
2、纸带上各点瞬时速度的计算。
3、纸带实验数据的处理办法。
学情分析：
学生已经在初步了解打点计时器及其使用方法的基础上，进行本节实验，因此要老师的指导下，引导学生积极动手去做，去画v-t图像。
教学方法: 精讲点拨，合作探究。
课时安排：2课时。
实验器材：
带有定滑轮的长木板、小车、带有小钩的细线、钩码若干、打点计时器、纸带、坐标纸，刻度尺、学生电源、导线若干、夹子。
实验过程：
1、器材安装 ：学生讨论如何安装，有一个学生代表回答，老师补充总结。学生动手操作。
（1）把带有滑轮的长木板平放在实验桌上。
（2）把打点计时器固定在长木板的一端并连接好电源，将纸带穿过打点计时器限位孔（从复写纸下面穿过）。
（3）将小车靠近打点计时器放在长木板上，把纸带的一端固定在小车后端。 21世纪教育网
（4）将细绳绕过定滑轮，细绳的一端连在小车的前面，另一端挂上适当的钩码。
2、数据采集 ：
（1）先启动打点计时器，然后放开小车（注意顺序），让小车拖着纸带运动，打点计时器在纸带上打下一行小点。随后立即关闭电源。
（2）取下纸带，换上新纸带，每组测量三次。
（3）在三条纸带中选择点迹清晰、没有漏点的一条进行数据处理。
3、数据处理 ：老师点拨，学生分组操作。
（1）如图所示舍掉纸带开头一些过于密集的点迹，找一个适当的点做为计时起点，并记为0点。
（2）从起点开始，每隔4个点取一个计数点，分别记为1、2、3、4、5点。
思考：相邻两个计数点间的时间间隔为多少秒？
（3）用直尺分别测量各个计数点间的距离，填入下表。[来源:21世纪教育网]
思考：通过观察、思考，看看相邻的两个计数点间的距离有什么规律？ [来源:21世纪教育网]
（点拔：相邻的距离之差是一个定值。这是匀变速直线运动一个很重要的特点，也是判断一个直线运动是不是匀变速直线运动的一个依据。）
（4）根据相邻的两个计数点间的距离分别测量中间的计数点1、2、3、4的瞬时速度，把各个计数点的瞬时速度填入下表。
（点拔：求计数点瞬时速度公式举例：V1=(x1+x2)/2T，且T =0.1s）
思考：你能不能根据相邻两个数点间的距离的规律计算起点0点和最后一个计数点5点的瞬时速度？把这两个计数点的瞬时速度也填入下表。
（点拔：假设0点前面还有一个计数点0’点，让0点作为0’点和1点的时间中点。21世纪教育网
同理假设5点后面还有一个计数点6点，让5点作为4点和6点的时间中点。21世纪教育网
测量出0’点到0点间的距离、5点到6点间的距离，即可计算起点0点和最后一个
计数点5点的瞬时速度。）
计数点序号 1 2 3 4 5 6
计数点对应的时刻（s） 0.10 0.40 0.60
各计数点间的距离 [来源:21世纪教育网] 21世纪教育网21世纪教育网
通过各计数点的速度（cm／s） 21世纪教育网
（5）以速度v为纵轴，时间t为横轴建立直角坐标系。根据表中的v、t数据，选择适当的坐标单位在坐标系中描点。
思考：1、该图像过坐标原点吗？为什么？
2、根据小车的v-t图象，探究小车速度随时间变化满足什么规律？
（点拔：小车的v-t图象是一条直线，说明小车在任意相等的时间内速度的变化都相同，即小车的加速度不变。）
反思总结：
经过本节课的学习，我们进一步掌握了
打点计时器的使用方法和利用打点计时器研究物体运动的方法；
通过纸带会计算各个计数点的速度；
并能在坐标纸上画出物体的v-t图象。
板书设计
一、实验器材21世纪教育网
二、实验过程
1、 器材安装 3、 数据处理
（1） (1)
（2） (2)
2、 数据采集 (3)
(1) (4)
(2) (5)
(3)
4
0
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