人教版（2019）高中物理必修第一册2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律教学设计.docx

2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律教材分析：实验：探究小车的运动规律是普通高中物理课程标准（2017年版）必修课程必修1模块中“机械运动与物理模型”主题下的内容，课程标准要求为：通过实验，探究匀变速直线运动的特点，用打点计时器、频闪照相或其他实验工具研究匀变速直线运动的规律。本节课为探究实验，要求学生通过研究小车在重物牵引下速度随时间变化的规律，经历科学探究的活动，学会实验数据的处理方法。本节课的核心是通过小车在槽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，最终得出小车速度随时间变化的规律。在此后的学习中经常用该方法探究物体运动的规律，因此本节课有着重要的地位。学情分析：学生在第一章已经学过打点计时器的使用，有了使用基础，获取数据作速度-时间图像在第一章中也有涉及，所以学生对实验操作并不陌生，重要是让学生经历过程，学会用图像处理实验数据的科学方法，得到匀变速直线运动的速度与时间的关系，为第二节学习匀变速直线运动的速度与时间的关系打下实验基础。教学目标：1.学生经历实验探究过程，熟练掌握打点计时器的使用方法。2.学生处理实验数据，掌握纸带上各计数点瞬时速度的计算方法，培养学生严谨认真的科学态度。3.学生分析速度-时间图像，得出小车在重物牵引下运动的实验规律，培养学生对科学探究过程和结果进行交流、评估和反思的能力。教学重点：计数点速度的计算、利用作图法、拟合图线描述物体运动的规律教学难点：分析v-t图像得出小车的运动规律教学方法：实验探究、讲授法、启发式教学教学过程：一、导入新课(课件展示)在自然界里，雨点下落、鸽子飞翔、猎豹捕食、蜗牛爬行、蚂蚁搬家这些运动中都有速度的变化。物体的速度变化存在规律吗？怎样探索复杂运动中蕴含的规律呢？学生活动：观看课件，思考并作简要回答。师（总结）：要想探究一个物体速度随时间变化的规律，必须知道物体在一系列不同时刻的速度。直接测量瞬时速度是比较困难的，我们可以借助打点计时器先记录物体在不同时刻的位置，再通过对纸带的分析、计算得到各个时刻的瞬时速度。这一节我们就用打点计时器研究小车再重物牵引下的运动，看看小车的速度是怎样随时间变化的。二、新课讲授1.实验前准备师(提出问题)：(1)实验需要什么仪器？ (2)实验仪器怎样安装放置？(3)实验时注意什么？学生活动：小组讨论，让某一组学生代表口头阐述思考结果，并让其他组的同学指出不当之处并改正或加以补充。教师活动：及时评价学生的讨论结果，适时指出不当之处，肯定学生的创新和正确的地方。2.实验过程（1）实验仪器：交流电源、打点计时器、小车、一端带有定滑轮的长铝板、细绳、纸带、刻度尺、坐标纸、槽码。（2）实验步骤如图，把一端带有滑轮的长铝板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长铝板上没有滑轮的一端。把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上槽码，把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车上。把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，随后立即关闭电源。换上新的纸带，重复实验两次增减所挂槽码（或在小车上放置重物），按以上步骤再做两次实验。（3）注意事项滑轮不能过高，细绳应与长铝板平行小车由靠近打点计时器处释放先接通电源，后释放小车学生活动：学生分组实验。教师活动：引导学生熟练地摆好器材，进行合理、准确的操作。学生进行实验，老师巡回指导，引导学生注意实验逻辑性、合理性及其相关注意事项，确保准确，对出现的问题及时纠正。3.数据处理师：现在每组都应该通过实验得到了几条纸带，下面我们就来对纸带进行处理。请同学们回想前面学习打点计时器的使用时我们是如何处理实验得到的纸带的。学生回忆思考。师：我们该怎样选择一条合适的纸带进行研究呢？生：选点迹清晰的。师：没错！我们应该选择点迹清晰的。那大家现在就从各自的纸带中选出一条点迹清晰的纸带师：现在我们就来对纸带进行分析处理，选择一个清晰的点作为计时点，为了便于计算和减小实验误差，一般情况下我们每隔5个打印点选取一个计数点，即相邻两个计数点之间的时间间隔为0.1s，再用刻度尺测量出相邻两个计数点之间的距离。现在，请各组开始处理自己的纸带，标出计数点并标出各计数点与计时点之间的距离，并记入自己设计的表格中。学生分组合作，教师巡视指点。4.速度-时间图像师：为了更好地了解小车速度随时间的变化规律，我们可以用图像法进行数据处理，因为图像能比较直观反映出变化规律。现在请同学们根据所得数据作出速度-时间图像。教师巡视，要求学生实事求是地描点。尝试用一条平滑的曲线来拟合这些点。师：大家仔细研究一下自己的处理结果，说说小车的速度随时间是怎样变化的？生1：我从我的处理结果中发现：对于每组实验，描出的几个点大致都在一条直线上，偏离太远的点被我舍去了。如果没有实验误差的话，函数图像应该是一条直线，用一条直线去拟合这些点。有些点难以落在直线上，尽量使它们大致均匀地分布在直线两侧。生2：我的也是。师：大量的实验数据表明：小车的速度-时间图像是一条直线。根据v-t图像，你能用自己的语言说说小车速度随时间的变化规律吗？生：因为是一条直线，所以任何相等的时间间隔内的速度变化量是一样的，小车的速度随时间均匀增加。5.多媒体展示结合填好的表格，利用计算机软件表格工具，绘制v-t图像，与学生手绘图像比较。6.分析图像师（提出问题）：(1)根据作出的图像，结合数学知识，能否写出v与t的函数解析式？(2)如何利用图像求出小车的加速度a，并判断a是否发生变化？学生分小组讨论，让某一组学生代表口头阐述思考结果，并让其他组的学生指出不当之处并改正或加以补充。生：(1)v=v0+kt(2)图像的斜率表示加速度，小车的加速度a不变化。三、课堂小结本节课利用打点纸带对小车的运动进行探究。在纸带上选取合适的测量点作为计时点，利用平均速度近似为其间某点瞬时速度的方法，得出各计数点的瞬时速度，描点连线建立速度-时间图像，直观看出小车速度随时间的变化规律。板书设计： 2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律一、实验器材、实验步骤二、数据处理三、结论教学反思：本节通过实验探究小车的运动规律，要注重实验细节，例如调节滑轮高度使得细绳与长铝板平行，小车初始位置应靠近打点计时器。实验时发现学生出现各种各样的问题，教师应及时巡视，发现问题，及时纠正。实验结束后，应叮嘱学生关闭电源，整理实验器材，带走实验室中的垃圾，形成良好的实验习惯。4