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探究小車速度隨時間變化的規(guī)律教案
天津市武清區(qū)梅廠中學(xué)謝自成
【教學(xué)目標(biāo)】
1.知識與技能
(1).會運(yùn)用已學(xué)知識處理紙帶,求各點瞬時速度
(2).會用表格法處理數(shù)據(jù),并合理猜想
(3).巧用v-t圖象處理數(shù)據(jù),觀察規(guī)律
2.過程與方法
(1).初步學(xué)習(xí)根據(jù)實驗要求設(shè)計實驗,完成某種規(guī)律的探究方法
(2).初步學(xué)會根據(jù)實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行猜測探究、發(fā)現(xiàn)規(guī)律的探究方法
(3).認(rèn)識數(shù)學(xué)化繁為簡的工具作用,直觀地運(yùn)用物理圖象展現(xiàn)規(guī)律,驗證規(guī)律
3.情感態(tài)度與價
2、值觀
(1).通過對紙帶的處理實驗數(shù)據(jù)的圖象展現(xiàn),培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度,能使學(xué)生靈活地運(yùn)用科學(xué)方法來研究問題、解決問題、提高創(chuàng)新意識。
(2).在對實驗數(shù)據(jù)的猜測過程中,提高學(xué)生合作探究能力。
(3).通過經(jīng)歷實驗探索過程,體驗運(yùn)動規(guī)律探索的方法。
【教學(xué)重點】
1.圖象法研究速度隨時間變化的規(guī)律。
2.對運(yùn)動的速度隨時間變化規(guī)律的探究。
【教學(xué)重點】對實驗數(shù)據(jù)的處理規(guī)律的探究
【教學(xué)方法】啟發(fā)、引導(dǎo),學(xué)生自主實驗,討論、交流學(xué)習(xí)成果。
【教學(xué)用具】學(xué)生電源、導(dǎo)線、打點計時器、小車、鉤碼、一端帶有滑輪的長木板、帶小鉤的細(xì)線、紙帶、刻度尺、坐標(biāo)紙、電腦
【教學(xué)過程】
3、一、引入新課
我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了用打點計時器測定物體運(yùn)動的速度。我們這節(jié)課再利用打點計時器探究小車速度隨時間變化的規(guī)律。
二、開始授新
如何探究一個物體速度隨時間變化的規(guī)律?如何知道物體在不同時刻的速度?用什么儀器測?
①讓學(xué)生自己設(shè)計好實驗,并口頭闡述相關(guān)實驗器材及步驟。
設(shè)計提問:
問題一:打點計時器結(jié)構(gòu)如何?
問題二:用打點計時器測小車的速度所需哪些實驗器材、實驗步驟?
實驗步驟:
(1)把一端附有滑輪的長木板平放(一高一低可否?)在實驗桌上,并使滑輪伸出桌面,把打點計時器固定在長木板上遠(yuǎn)離滑輪的一端,連接好電路。
(2)把一條細(xì)繩拴在小車上,使細(xì)繩跨過滑輪,下邊
4、掛上合適的鉤碼,先接通電源,然后放開小車,讓小車拖著紙帶運(yùn)動,打完一條后立即關(guān)閉電源。
問題三:本實驗特別要注意哪些事項?
1.固定打點計時器時應(yīng)讓限位孔處在長木板的中央位置。
2.滑輪不能過高。
3.應(yīng)考慮復(fù)寫紙與紙帶的位置關(guān)系。
4.鉤碼數(shù)量不能過多,長木板兩端高低相差不能太大。
5.小車應(yīng)由緊靠打點計時器處開始釋放,在撞擊長木板末端前應(yīng)讓小車停止運(yùn)動,防止小車從板上掉下來。
6.先接通電源,后讓紙帶運(yùn)動。
7.打點結(jié)束后立即關(guān)閉電源。
②引導(dǎo)學(xué)生熟練地擺好器材,進(jìn)行合理、準(zhǔn)確地操作,得到一條點跡清晰的紙帶。
注意:引導(dǎo)學(xué)生“三思而后行”,注意實驗邏輯性、合理性及其相關(guān)
5、注意事項,而確保準(zhǔn)確,并巡視全場,對出現(xiàn)的問題予以及時糾正。
③選擇紙帶,并選好計數(shù)點,計算各計數(shù)點的瞬時速度填入表格。
問題四:怎樣分析和選取紙帶上的點?
開頭過于密集的點舍掉,紙帶的一段;若紙帶上點與點之間的距離較小,可取多個間隔(可5)為一個計數(shù)間隔時間(間隔不再是0.02s)(但要看具體情況靈活選定);原則上能取六、七個計數(shù)點為宜;給選取的點加標(biāo)記。
問題五:如何計算出所取點的速度?用求平均速度的方法來代替(用計算較準(zhǔn)確的平均速度來代替),如何代替?(選擇包括該點在內(nèi)的一段位移(該點最好處在中間時刻位置)Δx,找出對應(yīng)的時間Δt,用Δx/Δt作為該點的瞬時速度);
對于選取的
6、兩個端點的速度暫時不計算(誤差較大);測量各個計數(shù)點之間的距離應(yīng)考慮估位、單位。
④數(shù)據(jù)處理,總結(jié)分析
問題六:如何處理計算出來的數(shù)據(jù)?
1.列表法。(注意列表要求)
數(shù)據(jù)表格猜想出小車運(yùn)動速度隨時間的變化規(guī)律:速度與時間成正比。鼓勵學(xué)生大膽猜想,并一一列舉學(xué)生的各種想法,了解學(xué)生猜想的原因,進(jìn)行總結(jié)與點評,糾正盲目的瞎想。
學(xué)生在猜想中回答猜想原因,闡述猜想思路。
2.圖象法:
①根據(jù)所得數(shù)據(jù),選擇合適的標(biāo)度建立坐標(biāo)系(讓圖象盡量分布在坐標(biāo)系平面的大部分面積)。
②描點:觀察和思考點的分布規(guī)律。
③擬合:從點的分布可以有很大把握地說這些點應(yīng)該在一條直線上,用直線擬合,讓盡可
7、能多的點處在直線上,不在直線上的點應(yīng)對稱地分布在直線兩側(cè)。
引導(dǎo)描點法一般原則,強(qiáng)調(diào)作圖的精確性,培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。
步驟方法:先確定標(biāo)度,再準(zhǔn)確描點,并用平滑的曲線進(jìn)行連接。
總結(jié)介紹:
描點法是作圖的一種最基本的方法,最重點的兩點:一是準(zhǔn)確性(標(biāo)度要合適)。二是要用平滑曲線連接(要讓盡可能多的點分布在線上,不在線上的點分布在兩側(cè),離線較遠(yuǎn)的點刪去)。最后還要注意美觀性(使圖象分布在坐標(biāo)紙中央)。
問題七:如何根據(jù)速度—時間圖象( v—t圖象)求小車的加速度和初速度?
①取任意兩組數(shù)據(jù)求出Δv和Δt,然后代入Δv/Δt求解。
②在v—t圖象上取一段時間Δt(盡量取大一些),找出兩個時刻對應(yīng)的坐標(biāo)值求出Δv,代入Δv/Δt求解。
問題八:紙帶上零時刻的速度和末速度如何求?
⑤【計算機(jī)繪制v-t圖象】Excel軟件演示作v-t圖
將實驗所得數(shù)據(jù)在電腦的Excel文件中輸入表格,利用其“圖表向?qū)А睌M合v-t圖象。
這節(jié)課重點是對重物牽引下小車的運(yùn)動進(jìn)行探究,在探究過程中,涉及到了實驗的設(shè)計、操作以及作圖象的方法、原則,很好地提高了大家各方面的能力,同時又為后面學(xué)習(xí)這種勻變速運(yùn)動打下了基礎(chǔ)。
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