1、第二章 匀变速直线运动的研究2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律教学和设计【设计思想】1、内容特点：本节内容为探究实验，目的是让学生通过研究小车在重物牵引下运动的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。这节课的任务是测量小车的速度，做出小车运动的v-t图象，初步分析小车速度的变化规律。要学生体验从实验研究中获取数据、做出图象、分析图象、寻找规律的科学思维方法。使学生认识图象在研究物理问题中的作用；与数学公式相比，图象显得直观、形象、生动，让人一目了然，从而使学生感受到图象的直观的美。2、地位、作用：本节所起的作用是，承上启下。（1）复习了上一章所学的实验技能：利
2、用打点计时器测物体的速度。（2）将上一章的加速度概念，平稳过渡到这一章中研究匀变速直线运动的规律。 所以，该实验如果放到“匀变速直线运动的速度与时间的关系”之后，就会显 得不伦不类。（3）这节课不要求得出小车运动的速度时间关系式，也不要求建立匀变速直线运动 的概念。3、教学方式：（1）建议全体同学在实验室中，进行分组实验。（2）也可考虑多种形式并存。如：将全班同学分成三部分。一部分利用打点计时器 进行实验，一部分利用气垫导轨进行实验，一部分利用频闪照相机进行实验。 而后，共同交流、评估。（3）本节课所提的问题，有些是本节课必须解决的，如果难度较大，可随时采取讨 论的形式。有些是提出疑问，引起思
3、考的，可在课下进行或今后的章节中进行。【教学目标】一、知识与技能：1、知道实验目的，说出实验中各器材的作用，正确安装器材进行实验操作。2、会选择点迹清晰的纸带，标出合理的计数点，测量各计数点间的距离。3、会近似计算各测量点的瞬时速度。4、能建立标度合适的v-t坐标系，并能正确地描点、作图。5、能根据图象说出小车速度随时间变化的规律。6、能根据小车速度变化的情况预测图象的基本特点。二、过程与方法：1、经历设计实验的过程，领会实验设计的方法。2、体验根据实验数据进行猜测、探究、发现规律的探究方法。3、认识数学化繁为简的工具作用，直观地运用物理图象展现规律，验证规律。4、通过实验探究过程，进一步熟练
4、打点计时器的应用。三、情感、态度与价值观：1、通过对纸带的处理、实验数据的图象展现，培养实事求是的科学态度，能灵活地 运用科学方法来研究问题、解决问题、提高创新意识。2、在对实验数据的猜测过程中，提高合作探究能力。3、培养透过现象看本质、用不同方法表达同一规律的科学意识。4、通过了解史实培养顽强的意志和科学的方法观。5、经历伽利略对自由落体运动的研究过程，体验数学在研究物理问题中的重要性。 体会人类对客观世界发现的乐趣。【教学重点与难点】一、教学重点：1、处理实验数据。2、用图象描绘物理规律。二、教学难点：1、通过纸带求瞬时速度。2、减少实验误差，使坐标系中的点尽可能在一条直线上。【教学内容及
5、变化】新 教 材旧 教 材变更更强调了通过实验探究，引出物理规律没有这一节作用通过本节探究出的物理图象，为研究“匀变速直线运动的速度与时间的关系”提供可靠依据。直接通过加速度的定义式，变形得到“匀变速直线运动的速度与时间的关系”。【教学设计】引入通过前面的学习，同学们知道了加速度可以体现速度的变化快慢。那么在这种情况下，物体的速度随时间的变化有什么规律吗？这节课，请同学们自己来研究！体会一下科学探究的乐趣。复习：1、先来复习一下加速度的概念吧！2、这节课的主角之一是打点计时器，还记得如何用它来测速度吗？新课教学一、提出问题：探究小车在重物牵引下运动速度随时间变化的规律。引导：请同学们猜想一下，
6、这个规律可能是什么呢？（教师应对学生的各种合理猜想表示肯定，甚至可同时罗列出来，等待同学们自己得出正确结论。）二、猜想与假设：速度随时间线性递增。引导：如何通过实验寻找这个规律呢？具体应该怎样操作？（本节中的问题，如出现难度较大的情况，可让同学们采取讨论的方式得出答案。）三、设计实验：1、用打点计时器记录小车运动的位移随时间变化的情况。2、利用前面所学知识计算各点的瞬时速度，从而得出速度随时间变化的情况。好！哪位同学能够完整地叙述一下实验步骤？四、进行实验：1、根据课本P31的图2.1-1，将实验装置安装好。2、启动计时器，然后放开小车，让它拖着纸带运动。3、换上新纸带，重复操作两次。选择其中
7、最为清晰的一条为纸带1。仅凭一条纸带，数据会不会显得不够充分呢？怎么办呢？4、增加所挂钩码的质量，重复步骤2和步骤3，再次选择最为清晰的一条为纸带2。5、减少所挂钩码的质量，重复步骤2和步骤3，再次选择最为清晰的一条为纸带3。条件变化了，还能够说明同一问题吗？还记得如何计算纸带上某点瞬时速度的方法吗？你能自己设计一个实验表格吗？五、处理数据： 在纸带中选择合适的计时起点，每隔0.1s进行测量，计算出小车在几个时刻的瞬时速度，填入数据表格中。设：位置0与位置1的间距为x1，位置1与位置2的间距为x2，依此类推。t = 0.1s则：位置1的瞬时速度为，则第n点的瞬时速度为纸带1：位置编号01234
8、5678910时间ts00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0两点间距xm瞬时速度vms-1纸带2：位置编号012345678910时间ts00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0两点间距xm瞬时速度vms-1纸带3：位置编号012345678910时间ts00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0两点间距xm瞬时速度vms-1数据显然很不直观，怎么办呢？（回忆上一章的做法：画v - t图象）t/svms-10六、分析与论证：1、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， 在直角坐标系中描点。2、观察各点的
9、分布规律，将其用光滑的线连接起来。3、发现：描述小车运动的v - t图象是一条倾斜的直线。你能用自己的语言描述小车运动的速度随时间变化的规律吗？小车运动的速度随着时间均匀增加。是一种线性的关系，可以想象其数学表达式为：y = kx + b，物理表达式为：v = kt + b截距b：开始计时时，小车的速度。斜率k：小车速度增加的快慢。钩码越重，小车速度增加得越快，直线斜率越大。（想到什么了？）这个结果，与你开始的猜想一致吗？有的同学，画出的图象与其他同学的差异较大，会是什么原因呢？七、评估：结果是否理想，什么原因？请两组同学互相交流，取长补短，改进实验方案。最终，各自写出实验探究报告。vms-1
10、八、交流与合作：1、改进实验方案。2、写出实验探究报告。1415课堂练习课本：P33第2题请同学们畅所欲言。4860t/s小结1、实验探究的基本方法2、小车在重物牵引下运动速度随时间变化的规律。实践与拓展如果不用打点计时器，这个实验，还可以改用什么器材来探究？1、家中有数码相机的同学，请你在家研究：自由落体运动的速度随时间变化的规律，并写出实验报告。2、家中没有数码相机的同学，请你通过结合上一章对气垫导轨的了解，写出较为详尽的利用气垫导轨研究“小车在重物牵引下运动速度随时间变化的规律”的实验方案。温馨提示一、做实验时：1、打点计时器纸带限位器要与长木板纵轴位置对齐再固定在长木板上，使纸带、小车
11、、拉线和定滑轮在一条直线上。小车要选择在木板上运动阻力小且不跑偏或跑偏较小的车。2、小车运动时要保持纸带与打点计时器平面、木板平行。同时，要注意调整滑轮高度，使拉车的线与木板平行，以减少拉力的变化。3、实验室应该先开启电源，再。打完一条纸带后，应该先断开电源后再取纸带，取下纸带后，将所用钩码质量标注在纸带上，并给纸带编号。4、释放小车的同时应用一只手在定滑轮一端准备接住小车，防止小车撞击定滑轮和小车落地。即使安装了防撞挡板，也要防止小车落地。5、牵引小车的钩码以100g以内为宜。若用到150g以上，则纸带上打出的点数不能满足以0.1s为计数点取6组数值的要求。解决办法：（1）用小沙桶替代钩码。
12、沙桶及沙的质量在40100g之间取三种不同质量，可用托盘天平称量沙桶和沙子。（2）若用150g钩码时，打出的纸带计数点之间的时间间隔可取至0.08s或0.06s，可以满足6组以上数据的要求。（3）为了防止钩码落地损伤钩码，可在地面铺泡沫塑料垫。小沙桶可以选择能装100g以上沙子的带盖塑料瓶。二、画图象时：1、坐标轴单位长度的选取要合适，使图象分布在坐标平面的中央面积上。2、认真观察、思考直角坐标系中描出的点的分布规律。课文中“描出的几个点大致能够全部落在直线上。”一段话的意思是让实验点尽量落在直线上或均匀分布在直线的两侧，奇异点可不考虑。3、用Excel拟合图象时，可仿照课本中的表格依次输入数据。实例三、心态：1、科学探究的过程不可能是一帆风顺的，同学们要有战胜困难的勇气和决心！战胜困难的过程也是一种能力提高的过程。2、同学间的合作应是愉快的，且最大限度地发挥个人优势的。3、祝同学们探究愉快！
