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111 年 月 日 課 題 2.1實驗：探究小車速度隨時間的變化規(guī)律 課時1 課 型 實驗課（2課時） 教 學 目 標 知識與技能 1．根據相關實驗器材，設計實驗并熟練操作． 2．會運用已學知識處理紙帶，求各點瞬時速度． 3．會用表格法處理數據，并合理猜想． 4．巧用v—t圖象處理數據，觀察規(guī)律． 5．掌握畫圖象的一般方法，并能用簡潔語言進行闡述． 過程與方法 1．初步學習根據實驗要求設計實驗，完成某種規(guī)律的探究方法． 2．對打出的紙帶，會用近似的方法得出各點的瞬時速度． 3．初步學會根據實驗數據進行猜測、探究、發(fā)現規(guī)律的探究方法． 4．認識數學化繁為簡的工具作用，直觀地運用物理圖象展現規(guī)律，驗證規(guī)律． 5．通過實驗探究過程，進一步熟練打點計時器的應用，體驗瞬時速度的求解方法． 情感態(tài)度與價值觀 1．通過對小車運動的設計，培養(yǎng)學生積極主動思考問題的習慣，并鍛煉其思考的全面性、準確性與邏輯性． 2．通過對紙帶的處理、實驗數據的圖象展現，培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度，能使學生靈活地運用科學方法來研究問題、解決問題、提高創(chuàng)新意識． 3．在對實驗數據的猜測過程中，提高學生合作探究能力． 4．在對現象規(guī)律的語言闡述中，提高了學生的語言表達能力，還體現了各學科之間的系，可引申到各事物間的關聯性，使自己融入社會． 5．通過經歷實驗探索過程，體驗運動規(guī)律探索的方法． 教學重點、難點 教學重點： 1．圖象法研究速度隨時間變化的規(guī)律． 2．對運動的速度隨時間變化規(guī)律的探究 教學難點： 1．各點瞬時速度的計算． 2．對實驗數據的處理、規(guī)律的探究． 教學方法 探究實驗、講授、討論、練習 教學手段 教具準備 學生電源、導線、打點計時器、小車、4個25 g的鉤碼、一端帶有滑輪的長木板、帶小鉤的細線、紙帶、刻度尺、坐標紙、多媒體課件、計算機 教 學 活 動 [新課導入] (課件展示)下列語言表述中提及的運動情景． 師：物體的運動通常是比較復雜的． 放眼所見，物體的運動規(guī)律各不相同．在生活中，人們跳遠助跑、水中嬉戲、駕車行駛、高山滑雪；在自然界里，雨點下落、鴿子飛翔、獵豹捕食、蝸牛爬行、螞蟻搬家……這些運動中都有速度的變化． 物體的速度變化存在規(guī)律嗎?怎樣探索復雜運動蘊含的規(guī)律呢? 要想探究一個物體隨時間變化的規(guī)律，必須知道物體在一系列不同時刻的速度．直接測量瞬時速度是比較困難的，我們可以借助打點計時器先記錄物體在不同時刻的位置，再通過對紙帶的分析、計算得到各個時刻的瞬時速度． [新課教學] 一、進行實驗 [討論與交流] 進行實驗前，讓學生先回顧上一章是怎樣使用打點計時器的，討論后回答． 生1：把打點計時器固定好，裝好紙帶．開啟電源，手水平地拉動紙帶，紙帶上就會打出一行小點． 生2：不，老師，他忘了及時關閉電源． 師：對，千萬別忘了及時關閉電源．這樣做的好處是什么?為什么要這樣做? 生3：為了節(jié)省電能，因為國家電力能源緊張． 生4：不，因為打點計時器是按間歇工作設計的，所以長期工作可能會因線圈發(fā)熱而損壞．這樣做是為了保護打點計時器． 師：好，大家根據以前的經驗，閱讀課本第34頁“進行實驗”標題下的兩段文字后分組進行討論實驗方案． 讓學生自己設計好實驗，并口頭闡述相關實驗器材及步驟． 生：實驗中需要的器材應該有：附有滑輪的長木板，小車，帶小鉤的細線，鉤碼，打點計時器，紙帶，刻度尺，學生電源，導線等． 生：我們是在鉤碼的牽引下讓小車運動的，為了研究小車的速度隨時間變化的規(guī)律，需要把打點計時器固定在長木板上．讓小車拖動紙帶運動，然后我們再研究所打紙帶上的點，從而得出小車的運動情況． 生：為了得到打點清晰、較好的紙帶，我們最好是多打幾條紙帶． 生：我們分別選兩個、三個、四個鉤碼來牽引小車，看小車的運動快慢情況，速度的變化情況． 教師及時評價學生的討論結果，適時指出不當之處，肯定學生的創(chuàng)新和正確的地方． 教師課件投影實驗過程和注意細節(jié)并播放視頻拱參考。 投影展示的內容 實驗過程參考提示： 1．把一端附有滑輪的長木板平放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點計時器固定在長木板上遠離滑輪的一端，連接好電路． 2．把一條細繩拴在小車上，使細繩跨過滑輪，下邊掛上合適的鉤碼，啟動電源，然后放開小車，讓小車拖著紙帶運動，打完一條后立即關閉電源． 3．換上新紙帶，重復操作三次． 引導學生熟練地擺好器材，進行合理、準確的操作，得到一條點跡清晰的紙帶．學生進行實驗，老師巡回指導，引導學生“三思而后行”，注意實驗邏輯性、合理性及其相關注意事項，而且確保準確，并巡視全場，對出現的問題予以及時糾正．幫助實力較弱的小組實現實驗． 學生進行實驗操作，注意把實驗過程和已學過的“練習使用打點計時器”相對比，及時提出問題． 點評：(1)在動手操作之前，可以讓學生先在頭腦中實驗，提前思考實驗順序和注意事項；保證操作的順利進行． (2)和已學實驗進行對比，使學生很好地應用了比較法，且有助于加深記憶． (3)對學生出現的問題，可拿出來讓全班同學參與解決，比如：“有的同學先松手，再開打點計時器電源；有的同學則反之．哪種好?為什么?”這樣讓學生參與討論，調動學生思考的積極性和主動性． 二、處理數據 師：我們通過打點計時器得到了若干條紙帶，采集了第一手資料，面對打出的紙帶如何研究小車的運動呢?接下來我們采集數據，處理數據． 學生討論怎樣選擇紙帶，如何測量數據，如何設計表格，填寫數據． [課堂交流] 生1：要選擇一條最清晰的紙帶． 生2：開始的幾個點不清晰，該怎么測啊! 生3：我建議舍去這幾個點算了． 生4：對啊，計時起點是人為選取的，我們可以找一清晰的點開始當作計時的起點． 教師及時評論學生的討論，肯定學生的成績． 師：我們可以選一個清晰的點作為計時的起點．還可以選擇計數點，建議你們在測量前每五個點選一個計數點． 學生實時測量，教師巡回指導，指出學生中出現的問題． 師：大家在測量時，我建議你們在選好計時起點后，測量以后的各個計數點與這個計時起點的距離．大家想想，這樣做，有什么好處? 生：我們是每兩個計數點間就測量一個數據．這不是一樣嗎? 師：我說的就是你這種做法是合適的，大家就此討論． 生：他這樣做是每次都要挪動刻度尺，測出每兩個點間的距離，而我的做法與老師您說的一樣，我感覺這樣能減少測量誤差． 學生測量數據，記錄結果． 教師引導學生學會計算各點瞬時速度的方法和表格處理方法． 師：大家想想怎樣計算計數點的瞬時速度． 生：測量包含某個所研究的點在內的一段時間內的位移△x，同時找出對應的時間△t，根據v=Δx/Δt算出該點附近的平均速度，把它當作計時器打下這個點時的瞬時速度． 生：我們這個小組是選了相鄰三個計數點間的間隔為研究對象，根據測量結果算出這兩個o.1s內的距離△x，把v=Δx/Δt算出的平均速度近似當作這三個點中的中間點的瞬時速度． 師：大家可以參考按他說的做，這在近似計算來看，還是個很好的方法。 學生算出各個計數點的瞬時速度，并填人自己設計的表格中． 教師課件投影參考提示：投影展示的內容(接上次投影中的三條) 參考提示： 4．選擇所打紙帶中最清晰的一條，舍掉開頭一些過于密集的點，找一個適當的點當作計時起點． 5．選擇相隔o.1 s，即中間空四個點的時間間隔的若干計數點進行測量，把數據填入表格． 6．計算各點的瞬時速度，填人自己設計的表格中，可參考課本第34頁表格． 三.作出速度一時間圖象 師：有了原始數據，確定運動規(guī)律的最好辦法是作速度一時間圖象，這樣具體的運動規(guī)律才能更直觀地顯現出來． [討論與交流] 學生回顧上一章中描畫手拉紙帶的速度一時間圖象的情景，討論如何在本次實驗中描點、連線． 生：以時間t為橫軸、速度v為縱軸，建立坐標系，把剛才所填表格中的各點在速度一時間坐標系中描出， 師：要注意選擇合適的標度喲!否則，作后看看你的圖與別人的有什么不同?(要使圖象盡量分布在坐標平面的大部分面積) 師：請同學們注意觀察和思考你所描畫的這些點的分布規(guī)律． 生1：我看描出的這些點都大致落在一條直線上。 生2：我們的也是． 師：我們是用折線連呢，還是怎樣連? 生：不能用折線連，速度的實際變化應該是比較平滑的，所以，要用一條平滑的曲線來“擬合”這些點，這樣曲線反映的規(guī)律應該與實際情況更接近． 師：在連線時，還要注意使連線兩側的點數大致相同． 學生連線，教師指導，隨時回答學生可能提出的問題． 生：我們這兒出現了有一個點明顯偏離絕大部分點所在的直線．那該怎么辦呢? 師：這個問題很典型，大家對此進行一下討論． 生：大概是那一瞬時小車的速度瞬時突變了． 生：我看小車的運動快慢還是比較均勻的，那一點的速度值可能是測量或計算出了問題． 師：如果一旦出現明顯偏離較大的點，我們可以認為是測量誤差過大、測量中出現偏差所造成的。可以將這個點視為無效點。 生：那這個點我們就可以擦去不用了． 師：不是的，這個點我們要仍然保留在坐標紙上，因為我們要尊重實驗事實，這畢竟是我們的第一手資料，是原始數據． 教師在與學生交流的過程中體現科學探究要尊重實驗事實的嚴謹科學態(tài)度。 [課堂探究] 展示問題：怎樣根據所畫的速度一時間圖象求加速度? 生1：從所畫的圖象中取兩個點，找到它們的縱橫坐標(t1，v1)、(t2，v2)，然后代人公式a=△v/△t =（v2-v1）/（t2-t1） 生2：我們在找這兩個點的時候還可以充分利用已測的數據、已描畫的點的坐標，直接代入公式就行了． 師：上面兩位同學的討論，是大家很容易犯的錯誤．請大家想想看，如果我們仍貪圖方便還取已測得的表格中的數據點來求加速度，那么我們就沒必要作圖了，直接從表格中找兩個數據代人公式算不就行了嗎?或者我們也根本不需要測那么多的數據，只測量兩組數就夠了．這樣就失去了作圖的意義． 師：我們求加速度的方法有兩個，一個是公式法，可以直接用兩組數據代入公式；另一個就是我們今天的圖象法． 師：我們可以任意選兩個間隔較遠的點，找出它們的坐標值(注意這兩個點不能是我們表格中已測得的點)，然后再把的它們的坐標值代人到公式a=△v/△t =（v2-v1）/（t2-t1）中，求出加速度，就能更詳細地知道物體的運動情況． 學生根據教師指導求出小車運動的加速度，用自己的語言描述小車的運動速度隨時間變化的規(guī)律． 生1：小車速度隨時間逐漸增大． 生2：相同時間里，速度增量相同． 生3：速度跟時間成正比． 生4：小車做初速度為零的勻加速直線運動，加速度大小是2.1 m／s2． 師：同學們的描述都是不錯的，有的定性說明，有的定量表述．總之，小車的運動速度隨著時間的變化在均勻地增大，我們可以用圖象法定量求出它的加速度． 點評：這里答案不唯一，應鼓勵學生大膽表達，對正確的地方表揚，不合適的地方應引導、糾正，這樣才能使學生加深印象，培養(yǎng)良好的思維習慣，提高創(chuàng)新意識，開闊思維． [課堂交流] 師：下面我用計算機繪制速度一時間圖象，演示給大家看，大家有機會可以到微機室或家中電腦前親自體驗一下喲! 觀察計算機作圖，了解計算機作圖的優(yōu)越性． 教師用Excel軟件演示作v—t圖. 學生認真觀察、體會并和手工作圖加以對比，爭取課下獨立完成． 演示過程與方法：打開Excel工作簿可以看到行和列，行號用1、2、3……表示；列號用A、B、C……表示．將自變量時間的數值從某一單元格開始輸入，在同一列中將其他時間值一一輸入．在相鄰的右側一列中將速度值一一輸入，注意速度值要與時間值相對應．也可以在同一行中依次輸入時間和速度，下一行中再次輸入第二組時間和速度，直至全部輸入完畢．用鼠標選中這些數據．再用鼠 標左鍵單擊“圖表向導”按鈕，出現“圖表類型”窗口，選“散點圖”，選“確定”按鈕，彈出“圖表標題輸入框”，輸入相應的字符后選“下一步”按鈕，直到“完成”．出現由點組成的圖表，用鼠標右鍵單擊繪圖區(qū)中任何一個數據點，出現下拉式菜單，選“添加趨勢線”，彈出“添加趨勢線”窗口，選擇“線性”趨勢；打開該窗口的“選項”，對其中“顯示公式”左側的小方格用鼠標左鍵單擊出現“√”號后，按“確定”．則圖表框中出現一條直線，這就是經過計算機做最佳“擬合”后的?！獔D象，并顯示出一個表明該圖象的函數式． 點評：學生每人一機，可能有的學校條件不具備，但教師用機基本能實現，因此這兒作一演示，有計算機的學生課下可自行完成，對微機學習也是一個促進，沒有條件的學生也可以增強感觀認識，同時還能提高學生的興趣，增強學生學習的主動性． [實驗結論] 小車的速度隨時間的增加而均勻增加 小車速度隨時間逐漸增大；相同時間里，速度增量相同；成正比…… 。。。。。。 [小結] 學 生 活 動 作 業(yè) [布置作業(yè)] 教材第36頁“問題與練習”． 板 書 設 計 2.1實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律 進行實驗 小車在重物作用下拖動紙帶運動，打點計時器在紙帶上打點 處理數據 用平均速度代替瞬時速度的方法得到各計數點的瞬時速度 作圖象 描點連線作圖后，得到的圖象是一條傾斜的直線 教 學 后 記 111