高中物理人教版必修1學(xué)案 實(shí)驗(yàn)：探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律1

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111 2.1 實(shí)驗(yàn)：探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律 學(xué)案 重點(diǎn)難點(diǎn)： 重點(diǎn)：1．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用。 2．畫(huà)物體的速度—時(shí)間圖象。 難點(diǎn)：1．對(duì)紙帶數(shù)據(jù)的處理。 2．用計(jì)算機(jī)繪制v-t圖象。 用具 ①附有滑輪的長(zhǎng)木板；②小車(chē)；③帶小鉤的細(xì)線；④25 g的鉤碼3個(gè)，也可以用50 g的鉤碼?；蛴蒙匙雍托⊥按驺^碼，用彈簧秤或天平稱(chēng)量⑤打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；⑥紙帶；⑦刻度尺；⑧學(xué)生電源、導(dǎo)線。 過(guò)程： 一、 進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 1、 步驟（略） 2、 實(shí)驗(yàn)注意問(wèn)題 ① 開(kāi)始釋放小車(chē)時(shí)，應(yīng)使小車(chē)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 ② 先接通電源，再釋放小車(chē)，當(dāng)小車(chē)停止運(yùn)動(dòng)時(shí)應(yīng)及時(shí)關(guān)閉電源 ③ 需防止鉤碼落地和小車(chē)與滑輪相撞，當(dāng)小車(chē)到達(dá)滑輪前及時(shí)用手按住它 ④ 鉤碼個(gè)數(shù)適當(dāng)，以免a過(guò)大點(diǎn)太少。應(yīng)以50cm的紙帶取得20~40個(gè)連續(xù)點(diǎn)為佳 二、 數(shù)據(jù)分析 1、 紙帶的選取和處理 ① 多條紙帶中選取一條點(diǎn)跡清晰且點(diǎn)跡排成直線的紙帶進(jìn)行處理。 ② 舍掉開(kāi)頭一段過(guò)于密集的，找一個(gè)適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)做計(jì)時(shí)起點(diǎn)，為了減少測(cè)量誤差和便于計(jì)算，每隔4個(gè)“計(jì)時(shí)點(diǎn)”選取一個(gè)“計(jì)數(shù)點(diǎn)”進(jìn)行測(cè)時(shí)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.1秒 ③ 測(cè)量距離時(shí)從選取的計(jì)時(shí)起點(diǎn)到各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離 提問(wèn)：瞬時(shí)速度的計(jì)算方法 2、 數(shù)據(jù)處理：用描點(diǎn)法做速度—時(shí)間圖象 ① 把各點(diǎn)的瞬時(shí)速度填入下表 位置編號(hào) 0 1 2 3 4 5 時(shí)間t/s 速度 ② 做v—t圖象 ⑴建立坐標(biāo)系，縱坐標(biāo)軸為速度v，橫坐標(biāo)軸為時(shí)間t ⑵對(duì)坐標(biāo)軸進(jìn)行適當(dāng)分度，使測(cè)量結(jié)果差不多布滿坐標(biāo)系 ⑶描出測(cè)量點(diǎn)，應(yīng)盡可能清晰 ⑷用一條光滑的曲線（直線）連接坐標(biāo)系中的點(diǎn) 明顯偏離的點(diǎn)視為無(wú)效點(diǎn)，連線時(shí)應(yīng)使連線兩側(cè)的點(diǎn)分布大致相同 出示一組數(shù)據(jù)讓學(xué)生在黑板上描出圖象 ⑸從最終結(jié)果看出小車(chē)的v—t圖象是一條傾斜的直線 三、 對(duì)v—t圖象的認(rèn)知 1、 圖象的物理意義：反映了速度隨時(shí)間變化的規(guī)律不是物體運(yùn)動(dòng)的軌跡 2、 可以從圖象上得到任一時(shí)刻的速度 3、 可以求物體的加速度： 4、 可以求出物體一段時(shí)間內(nèi)的 四、 例題分析 例1、為了計(jì)算加速度，最合理的方法是…………………………（ ） A、根據(jù)任意兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度公式算出加速度 B、根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出v—t圖，量出其傾角，由公式求出加速度 C、根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出v—t圖，由圖線上相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度、時(shí)間，由公式求出加速度 D、依次算出通過(guò)連續(xù)兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的加速度，算出平均值作為小車(chē)的加速度 例2、一輛汽車(chē)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后，以一定的初速度86km/h沖上一段傾斜的長(zhǎng)直公路，每隔5s讀取一次汽車(chē)速度表的示數(shù)，記錄如下切做了響應(yīng)的單位換算： 時(shí)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(jù)用描點(diǎn)法作出汽車(chē)速度與時(shí)間關(guān)系的圖線。 作業(yè)：書(shū)后習(xí)題1、2、3、4 5、如圖所示，是某質(zhì)點(diǎn)做直線運(yùn)動(dòng)的v—t圖象，請(qǐng)回答下列問(wèn)題： （1）盡可能詳細(xì)地描述質(zhì)點(diǎn)分別 在AB、BC、CD段的運(yùn)動(dòng)； （2）質(zhì)點(diǎn)在2s末的速度多大？ ① 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器紙帶限位器要與長(zhǎng)木板縱 軸位置對(duì)齊再固定在長(zhǎng)木板上，使紙帶、小車(chē)、拉線和定滑輪在一條直線上。小車(chē)要選擇在木板上運(yùn)動(dòng)不跑偏或跑偏較小的車(chē)。 ② 牽引小車(chē)的鉤碼以100 g以?xún)?nèi)為宜。若用到150 g以上，則紙帶上打出的點(diǎn)數(shù)不能滿足以0．1 s為計(jì)數(shù)點(diǎn)取6組數(shù)值的要求。解決辦法： 用小沙桶替代鉤碼。沙桶及沙的質(zhì)量在40～100 g之間取三種不同質(zhì)量，可用托盤(pán)天平稱(chēng)量沙桶和沙子。 若用50 g鉤碼，取至150 g時(shí)打出的紙帶計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔可減小至0．08 s或0．06 s，可以滿足6組以上數(shù)據(jù)的要求。 為防鉤碼落地?fù)p傷鉤碼，可在地面鋪泡沫塑料墊。小沙桶可選擇能裝100 g以上砂子的帶蓋塑料瓶。 ③ 在小車(chē)后面安裝紙帶的方法如圖2-1所示。使小車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)保持紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器平面、木板平行，減少摩擦力影響。注意調(diào)整滑輪高度，使拉車(chē)的線與木板平行，減少拉力的變化。 ④ 開(kāi)啟電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后釋放小車(chē)，同時(shí)用一只手在定滑輪一端準(zhǔn)備接住小車(chē)，防止小車(chē)撞擊定滑輪，防止小車(chē)落地。即使安裝了防撞擋板，也要防止小車(chē)落地。關(guān)斷電源后再取紙帶，取下紙帶后，將所用鉤碼質(zhì)量標(biāo)注在紙帶上，并給紙帶編號(hào)。 ⑤ 紙帶上的點(diǎn)先取零點(diǎn)和計(jì)數(shù)點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)再測(cè)距離。測(cè)量長(zhǎng)度時(shí)不要用短刻度尺分別測(cè)量相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的長(zhǎng)度，最好用長(zhǎng)刻度尺對(duì)齊各計(jì)數(shù)點(diǎn)（不移動(dòng)尺子）讀出各計(jì)數(shù)點(diǎn)間長(zhǎng)度值，避免測(cè)量誤差的積累。 ⑥ 在坐標(biāo)紙上畫(huà)v-t圖象時(shí)，注意坐標(biāo)軸單位長(zhǎng)度的選取，使圖象分布在坐標(biāo)平面的大部分面積。 小車(chē)在重物牽引下的運(yùn)動(dòng) 50 g鉤碼 100 g鉤碼 說(shuō)明：長(zhǎng)木板平放在桌面上，同一小車(chē) 時(shí)間t/s 速度v1/(ms-1) 速度v2/(ms-1) 掛不同鉤碼的兩條速度—時(shí)間圖象 0．0 0．30 0．26 0．1 0．45 0．53 0．2 0．60 0．80 0．3 0．74 1．06 0．4 0．89 1．34 0．5 1．03 1．47 ① 引導(dǎo)學(xué)生思考與討論 ② 有條件的學(xué)?；?qū)W生可以交一張計(jì)算機(jī)打印的數(shù)據(jù)和v-t圖象 。 用計(jì)算機(jī)繪制v-t圖象的教學(xué) 用Excel繪制圖象時(shí)，注意課文中輸入數(shù)據(jù)時(shí)用了“依次”二字，在Excel工作簿中先輸入自變量時(shí)間，在相鄰—列中輸入對(duì)應(yīng)的速度值，輸入順序不對(duì)，所畫(huà)的圖象也不對(duì)（課本圖2．2-3在Excel工作簿中輸入數(shù)據(jù)的屏幕圖）。具體做法如下： 打開(kāi)Excel工作簿可以看到行和列，行號(hào)用1、2、3……表示；列號(hào)用A、B、C……表示。將自變量時(shí)間的數(shù)值從某一單元格開(kāi)始輸入，在同一列中將其他時(shí)間值一一輸入。在相鄰的右側(cè)一列中將速度值一一輸入，注意速度值要與時(shí)間值相對(duì)應(yīng)。也可以在同一行中依次輸入時(shí)間和速度，下一行中再次輸入第二組時(shí)間和速度，直至全部輸入完畢。用鼠標(biāo)選中這些數(shù)據(jù)。再用鼠標(biāo)左鍵單擊“圖表向?qū)А卑粹o，出現(xiàn)“圖表類(lèi)型”窗口，選“散點(diǎn)圖”，選“確定”按鈕，彈出“圖表標(biāo)題輸入框”，輸入相應(yīng)的字符后選“下一步”按鈕，直到“完成”。出現(xiàn)由點(diǎn)組成的圖表，用鼠標(biāo)右鍵單擊繪圖區(qū)中任何一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，出現(xiàn)下拉式菜單，選“添加趨勢(shì)線”，彈出添加趨勢(shì)線窗口，選擇“線性”趨勢(shì)；打開(kāi)該窗口的“選項(xiàng)”卡，對(duì)其中“顯示公式”左側(cè)的小方格用鼠標(biāo)左鍵單擊出現(xiàn)“√”號(hào)后，按“確定”。則圖表框中出現(xiàn)一條直線，這就是經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)做最佳“擬合”后的v-t圖象，并顯示出一個(gè)表明該圖象的函數(shù)式。 111