关于实验“探究功与速度变化的关系”的一种改进方案

第一篇：关于实验“探究功与速度变化的关系”的一种改进方案

关于实验“探究功与速度变化的关系”的一种改进方案

摘要：《普通高中课程标准实验教科书物理必修2（人教版）》所编排的“探究功与物体速度变化的关系”的探究试验，尽管目的明确，构思巧妙，取材简单，容易激发学生的探究兴趣，但要想准确达到试验目的还是比较比较困难的，笔者通过将学生习题情境加以创造性的设计（核心仪器DIY），制定了可行的改进方案。关键词：改进动机

方案原型

仪器DIY 实践过程

优势

正文

一、方案改进的动机

在人教版的教材中所提供的关于变力做功与速度变化的关系参考案例中采用了橡皮筋，而“对于本实验来说，橡皮筋是影响实验效果的关键因素。……比较适合本实验的橡皮筋为横截面为圆形、单根半径约为0.7mm的细橡皮筋。如果在当地找不到这样的橡皮筋，也可以选择服装制作中由多根细橡皮筋组成的带状或圆柱状的松紧带。带状松紧带要仔细地剪成单股，圆柱状松紧带只要去掉包裹的纱线即可。”[1] 实践证明，该规格的细橡皮筋不容易找到，选择用松紧带的建议则耗时耗力、工作量大，不具备可操作性。

对于常见的物理实验器材-----弹簧却没有涉及，无论从可操作性还是使用的普遍性，弹簧较橡皮筋都具很大的优势！

二、改进方案的原型

（多选题）某研究性学习小组觉得教材中实验测量过程较复杂，改进如下：如图所示，将教材实验中的木板放在桌子的边缘，小车的前端放一小球，小车在橡皮筋作用下加速运动，到桌子边缘后小车在挡板作用下停止运动，小球做平抛运动，测出橡皮筋条数为1、2、3、…、n时的平抛距离x1、x2、x3、…、xn，则（）

A.如果忽略一切摩擦，x∝n（n为橡皮筋条数）

B.如果忽略一切摩擦，x2∝n（n为橡皮筋条数）

C.该实验中小车受的摩擦力可以通过倾斜木板的方法平衡而不产生新的误差

D.该实验中倾斜木板会产生误差

解析：小车触碰挡板前与小球一起做加速运动，触碰挡板的瞬间车与球具有共同的速度v，触碰后小球以该速度为初速度做平抛运动。

设小球与车一起运动时离地面的高度为h，平抛运动的水平为x，则由平抛运动知识可知：

如果忽略一切摩擦，由动能定理可得：

联立两式有

若令该过程中每条橡皮筋做功为W，n条橡皮筋做功时对应小球的平抛距离为xn，则有：

若考虑摩擦，该实验中的摩擦主要是小车所受的摩擦力，诚然可通过倾斜木板的方法来平衡，但该情况下小球将做斜下抛运动（不是推理时的平抛运动了）

故而本题的答案为BD

三、方案核心仪器DIY

根据方案原型所描述的物理情景，DIY本方案的核心仪器

关键实验条件的保证（部件用途说明）：

1.弹簧所套细管――细管外径稍小于弹簧内径，保证弹簧形变时沿径向形变

2.倍增法的体现（控制件）――使弹簧在固定杆和移动杆间发生压缩形变，提起时弹簧释放能量，恢复原状;因为控制件的同一性保证了每次实验中弹簧的形变量的一致性，从而保证弹簧所做的总功与弹簧数量成正比。如图所示

3.改变弹簧数量――在移动杆和固定杆间根据需要放置弹簧如图所示

4.小球平抛的初速度与物体加速过程末速度的一致――通过螺母来调节固定件的位置，使移动杆被螺杆前段约束时弹簧仍处于低程度的压缩状态

5.方案情景展现如图所示

6.小钢球做平抛运动――将仪器固定在桌面后，在移动杆上放置水准仪来检验仪器是否是水平安装（如图）

四、方案实践过程

（一）实验器材：小钢球、水准仪（2个）、弹簧（5～～6根）、重锤线、毫米刻度尺、细沙盘、固定夹（2个）、核心DIY仪器

（二）实验步骤：

1.将自制仪器用固定夹固定在桌面边缘，并用水准仪检测仪器水平安装与否，保证仪器的移动杆在水平方向运动。

2.用重锤线确定小球离开移动杆瞬间在地面上的投影点，作为小球平抛运动的水平位移的测量起始点，用刻度尺测量出小球平抛时的数值高度h

3.取下水准仪，用控制件约束移动杆，将小球放置在移动杆上后迅速提起控制件释放移动杆初步确定小球的落地点

4.将沙盘移至初步确定的小球落地点，重复步骤3，沙盘上小球的落地点用刻度尺测量小球平抛运动的水平位移x2，此时弹簧的根数为2，弹簧做功为2W，将数据填入记录表中

5.改变弹簧数量重复步骤

3、步骤4，将测得的小球的水平位移x与对应的弹簧数量记录在记录表中

W

0

1W

2W

3W

4W

5W

6W

x（cm）

0.00

（三）数据分析与处理（同教材不再赘述）

（四）误差分析

1.系统误差：①摩擦力的存在

② 弹簧的根数是从2开始，当弹簧为1根的情景无法操作

2.偶然误差：①测量小钢球平抛运动的竖直高度时没有考虑沙及沙盘的厚度

②实验过程中固定不牢造成小钢球做斜抛运动

③实验过程中记录小钢球落地位置的沙盘位置发生改变

五、本方案的优势

通过平抛运动的桥梁作用，使数据的采集更为简便，直接将测量的位移参与到结论的归结中，省去了计算速度的繁琐。

来源于习题，将习题情景运用到实践中拉近了学生“学”与“用”的距离，教师的创造性劳动更能身体力行地感染学生，在榜样的带动下学生会有意识地增加学以致用的动机。

此外，用弹簧来代替橡皮筋-------橡皮筋作功与弹簧做功本质上相同，因而从原理上来说是行得通的，况且弹簧是传统的、经典的教学器材，在各教学器材店的存量、款式、规格等要比橡皮筋更易得到，增强了实验的可操作性。至于该方案的核心仪器的各部件所需要的材料和工艺均不复杂，可在从事铝合金工艺的店铺中的下脚料即可满足，在实现废物再利用的同时，又让学生感受可持续发展的内涵，实现了学科间知识的渗透融合！

参考文献：

[1]杜敏 梁旭等 普通高中课程标准实验教科书 物理2（必修）教师教学用书 人民教育出版社2007：107

第二篇：探究功与速度变化的关系教学设计

教学目标

1、知识与技能 会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度； 学习利用物理图像探究功与物体速度变化的关系。

2、过程与方法：通过用纸带与打点计时器来探究功与物体速度相关量变化的关系，体验知识的探究过程和物理学的研究方法。

3、情感态度与价值观：体会学习的快乐，激发学习的兴趣；通过亲身实践，树立”实践是检验真理的唯一标准”的科学理念。学习探究功与物体速度变化的关系的物理方法――倍增法，并会利用图像法处理数据。实验数据的处理方法――图像法

重点

会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度，小车做匀速运动阶段测量速度较合理。

难点

学习利用物理图象探究功与物体速度变化的关系

教法及教具

自主探究、交流讨论、自主归纳

教学过程

（一）阅读教材，提出方法

配套器材：课本方案装置 实验思想方法：倍增法。虽为变力做功，但橡皮条做的功，随着橡皮条数目的成倍增加功也成倍增加。这种方法的构思极为巧妙。历史上，库仑应用类似的方法发现了着名的库仑定律。当然，恒力做功时，倍增法同样适用。数据处理方法：图像法。作出功—速度曲线，分析这条曲线，得出功与速度变化的定量关系。学生思考，提出预案 学生提出多种设计预案，在课上展示设计的思路和方法： 课本方案、气垫导轨加数字毫秒计方案、铁架台打点计时器自由落体方案等。教师针对各种设计预案，进行分析： 主要从合理性、科学性、可行性等方面进行分析，略。

（二）师生研讨，初定方案

1、制定基本的实验方案：互动以下面几个问题为中心展开： 探究中，我们是否需要橡皮筋做功的具体数值不需要。因为实验是以倍增的思想方法设计，若橡皮筋第一次做功为W，则橡皮筋第二次做功为2W，…、橡皮筋第n次做功为nW。且实验巧妙地将倍增的物理方法应用于变力做功。为了达到各次实验中橡皮筋做的功成倍增加，即实现倍增，对各次实验中橡皮筋的伸长量有什么要求你想出了什么办法各次实验中橡皮筋的伸长量必须相同。若使小车在橡皮筋的变力作用下产生的位移相同，就要有相同的运动起点。具体方法是：以第一次实验时小车前端的位置为基准，垂直运动方向在木板上作出一条水平线。以后改变橡皮筋的条数时，小车前端仍以此位置为基准运动。小车获得的速度怎样计算小车在橡皮筋作用结束后，做匀速运动。找出纸带中点距相等的一段。求出点距相等一段的平均速度，即为小车匀速运动的速度，即小车加速后获得的速度。是否一定需要测出每次加速后小车速度的数值可以怎样做不一定需要。设第一次小车获得的速度为v，小车在第一次、第二次、…、第n次实验中的速度为： 若令 则 即小车在第二次以后实验中获得的速度可以用第一次实验中获得的速度的倍数来表示。实验完毕后，用什么方法分析橡皮筋对小车做的功与小车速度的关系 图像法。如何在坐标纸上建立两轴物理量如何确定适当的标度 纵坐标表示橡皮筋对小车做的功，横坐标表示小车获得的速度。以第一次实验时的功W为纵轴的单位长度，可以用第一次实验时的速度v为横轴的单位长度，作出W—v曲线，即功—速度曲线。

2、确立基本的实验方案，设计初步的实验步骤： A。先将木板置于水平桌面，然后在钉有钢钉的长木板上，放好实验小车。B。把打点计时器固定在木板的一端，将纸带穿过打点计时器的限位孔，纸带一端夹紧在小车的后端，打点计时器接电源。C。过两钉中垂线上的适当位置作两钉的平行线，交中垂线于O点，作为小车每次运动的起始点。D。使用一根橡皮筋时，将小车的前端拉到O点，接通电源，打点计时器打点，释放小车，小车离开木板前适时使小车制动，断开电源，取下纸带。重复本项前面的过程，选出点迹清晰的纸带。E。换用同样材料、粗细、长度的两根、三根、…六根橡皮筋，依照D项的方法，分别进行实验。F。以功为纵轴，以速度为横轴，建立坐标系，用描点法作出图像，看看是否是正比例图像，若不是，功与速度的哪种相关量是正比的，功就与速度的这种相关量具有确定的函数关系。

（三）学生实验，教师指导

1、学生按确定方案开始初步实验。

2、教师适时提出问题，指导学生操作的技巧，针对问题，完善实验操作。小车运动中会受到阻力，可以采用什么方法进行补偿 可以采用平衡摩擦力的方法。具体操作是：使木板略微倾斜，将小车放到木板上，轻推小车，小车运动，观察纸带的点距。调节木板的倾角，观察纸带的点距，直到点距相等，表明恰平衡摩擦力。观察打点的纸带，点距是如何变化的点距是否均匀问题出在哪里若恰能平衡摩擦力，试分析小车会做何种运动应该采用哪些点

板书设计

课外作业

教学后记

第三篇：6. 实验：探究功与速度变化的关系 教学设计 教案

教学准备

1.教学目标

1、知识与技能

（1）会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度；（2）学习利用物理图像探究功与物体速度变化的关系。

2、过程与方法

通过用纸带与打点计时器来探究功与物体速度相关量变化的关系，体验知识的探究过程和物理学的研究方法。

3、情感态度与价值观

体会学习的快乐，激发学习的兴趣；通过亲身实践，树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学理念。

2.教学重点/难点

教学重点：学习探究功与物体速度变化的关系的物理方法――倍增法，并会利用图像法处理数据。

教学难点：实验数据的处理方法――图像法。

3.教学用具

多媒体、板书

4.标签

教学过程

一、实验目的

1．通过实验探究力对物体做功与物体速度变化的关系． 2．体会探究过程和所用的方法．

二、实验原理

让橡皮筋拉动小车做功使小车的速度增加，使拉小车的橡皮筋的条数由1条变为2条、3条……则橡皮筋对小车做的功为W、2W、3W、……通过对打点计时器所打纸带的测量计算出每次实验结束时小车的速度，最后分析每次做的功与速度的关系，总结出功与速度的关系．

三、实验器材

木板、橡皮筋(若干)、小车、打点计时器、低压交流电源、纸带、刻度尺等.四、实验步骤

1．按如图所示安装好实验仪器．

2．平衡摩擦力：将安装有打点计时器的长木板的一端垫起，纸带穿过打点计时器，不挂橡皮筋，接通电源，轻推小车，打点计时器在纸带上打出间隔均匀的点．

3．第一次先用一条橡皮筋做实验，用打点计时器和纸带测出小车获得的速度v1，设此时橡皮筋弹力对小车做功为W，并将得到的数据记入表格．

4．换用2条、3条、4条……同样的橡皮筋做实验，并使橡皮筋拉伸的长度都和第一次相同，测出速度为v2、v3、v4、……橡皮筋对小车做功分别为2W、3W、4W、……将数据记入表格．

5．分析数据，尝试做W－v、W－v2等图象，探究W、v的关系．

五、数据处理

1．速度数值的获得：实验获得的是如图所示的纸带，为探究橡皮筋弹力做功与小车速度的关系，需要测量的是弹力做功结束时小车的速度，即小车做匀速运动的速度．所以，应该在纸带上测量的物理量是图中A1、A3间的距离x，小车此时速度的表达式为v＝2T(x)，其中T是打点计时器的打点周期．即选择相邻距离基本相同的若干点A1、A2、A3、……来计算小车匀速运动时的速度．

六、误差分析

1．误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一，使橡皮筋的拉力做的功与橡皮筋的条数不成正比．

2．误差的另一主要来源是可能没有平衡摩擦力或摩擦力平衡得不合适． 3．利用纸带确定物体的速度时，测量不准也会带来误差．

七、注意事项

1．平衡摩擦力的方法：将木板一端垫高，轻推小车，由打点计时器打在纸带上的点的均匀程度判断小车是否做匀速运动，找到木板的一个合适的倾角．

2．测小车速度时，纸带上的点应选均匀部分的，也就是选小车做匀速运动的． 3．橡皮筋应选规格一样的，力对小车做的功以一条橡皮筋做的功为单位即可，不必计算出具体数值．

4．每次释放小车时，都要让它从同一位置由静止开始运动． 5．小车质量应大一些，使纸带上打的点多一些． 实验探究

一、实验原理及注意事项 例：用如图所示的装置，探究功与物体速度变化的关系．实验时，先适当垫高木板，然后由静止释放小车，小车在橡皮筋弹力的作用下被弹出，沿木板滑行．小车滑行过程中带动通过打点计时器的纸带，记录其运动情况．观察发现纸带前面部分点迹疏密不匀，后面部分点迹比较均匀，回答下列问题：

（1）适当垫高木板是为了________．

（2）通过纸带求小车速度时，应使用纸带的________(选填“全部”“前面部分”或“后面部分”)．

（3）若实验做了n次，所用橡皮筋分别为1根、2根…n根，通过纸带求出小车的速度分别为v1、v2…vn，用W表示橡皮筋对小车所做的功，作出的Wv2图线是一条过坐标原点的直线，这说明W与v的关系是____________________________________.【解析】

（1）为使橡皮筋对小车做的功等于合力对小车做的功，需利用小车重力沿木板方向的分力平衡摩擦力．

（2）实验中需要求橡皮筋做功后小车获得的速度，所以应用纸带的后面部分．（3）“过原点的直线”意味着纵横坐标轴对应的两个量成正比关系．

【答案】（1）平衡摩擦力（2）后面部分（3）W与速度v的平方成正比 实验探究

二、图象法处理实验数据

例：在“探究功与速度变化的关系”实验中得到甲、乙两组数据(说明：小车质量为300 g，小车受力的位移为19 cm，使用的橡皮筋由1根增至6根，每次增加1根)：

试根据以下数据分别在图中画出Wv图、Wv2图．

由此可得出结论：_______________________________.【解析】 分析数据描点可作图(如图甲、乙所示)：

由此可得出结论：外力做的功与速度的平方成正比． 【答案】 见解析 规律总结

1．用图象处理数据，比直接寻找W和v的关系更形象、直观．

2．画图线时应画成平滑的曲线，不能连成折线；在画直线时尽可能使点落在直线上，不能落在直线上的点应均匀分布在直线的两侧．

实验探究

三、实验创新探究

例：某同学在“探究功与速度变化的关系”实验中，设计了如图甲所示的实验．将纸带固定在重物上，让纸带穿过电火花计时器．先用手提着纸带，使重物静止在靠近计时器的地方．然后接通电源，松开纸带，让重物自由下落，计时器就在纸带上打下一系列小点．得到的纸带如图乙所示．O点为计时器打下的第1个点．该同学对数据进行了下列处理：取OA＝AB＝BC，并根据纸带算出了A、B、C三点的速度分别为vA＝0.12 m/s，vB＝0.17 m/s，vC＝0.21 m/s.【答案】 见解析

课堂小结

一、实验目的

1．通过实验探究力对物体做功与物体速度变化的关系． 2．体会探究过程和所用的方法．

二、实验原理 让橡皮筋拉动小车做功使小车的速度增加，使拉小车的橡皮筋的条数由1条变为2条、3条……则橡皮筋对小车做的功为W、2W、3W、……通过对打点计时器所打纸带的测量计算出每次实验结束时小车的速度，最后分析每次做的功与速度的关系，总结出功与速度的关系．

三、实验器材

木板、橡皮筋(若干)、小车、打点计时器、低压交流电源、纸带、刻度尺等.四、实验步骤

1．按如图所示安装好实验仪器． 2．平衡摩擦力

3．第一次先用一条橡皮筋做实验，用打点计时器和纸带测出小车获得的速度v1，设此时橡皮筋弹力对小车做功为W，并将得到的数据记入表格．

4．换用2条、3条、4条……同样的橡皮筋做实验，并使橡皮筋拉伸的长度都和第一次相同，测出速度为v2、v3、v4、……橡皮筋对小车做功分别为2W、3W、4W、……将数据记入表格．

5．分析数据，尝试做W－v、W－v2等图象，探究W、v的关系．

五、数据处理 处理方法

六、误差分析 误差的来与

七、注意事项

板书

一.猜想： 二 实验方案的设计 三.实验操作技巧（1）功的测定：相同橡皮筋、同一位置释放（2）速度的测定：纸带或光电门（3）平衡摩擦力：

（4）改进方案：气垫导轨、光电门 四.实验数据处理与结论（1）处理方法：

（2）实验结论：外力对物体做的功与物体速度的平方成正比

第四篇：探究功与速度变化的关系教案_物理_教学设计_人教版

5.6 探究功与速度变化的关系

【教材版本】

普通高中课程标准实验教科书（人民教育版）必修物理2 【设计思想】

1、围绕实验设计、实验操作与实验数据处理三个环节引导学生展开探究过程。通过小组讨论、课件演示、动手实验和实验数据处理等一系列活动激发学生主动参与的积极性和和学习的热情。教师根据知识发生、发展与变化的过程通过穿针引线的方式积极引导学生进行探索性学习，努力激发学生学习的兴趣，培养学生探究发现和合作学习的能力。

2、采用“问题—讨论—实验—归纳”的探究性教学模式，使学生在获得知识的同时，学会科学研究的方法，经历伴随着探究活动的深入而产生的情感体验。

【教材分析】

1、知识结构分析

从本章知识的整个体系来说，本节教材只是为下一节“动能和动能定理”的理论推导奠定一个认识基础，在教学中应灵活把握。

2、知识发生发展过程分析

在前面几节内容中，已经成功地建立了重力势能的概念，清楚了重力的功与重力势能改变量间的关系，也探究了弹性势能的表达式。那么，力对物体所做的功与物体的动能间又有什么关系呢？应该从什么途径出发进行研究呢？显然，既可以从已有知识出发通过逻辑推导的方法进行研究，也可以通过实验的方式进行探究。

3、知识学习意义分析

引入“探究功与物体速度变化的关系”的目的就在于给学生增加探究与体验的机会，提高理论联系实际的水平，并有效地促使学生在探究中开阔思路，在分析问题和处理问题的过程中提高探究问题的水平；也可以有效地促使学生在学习动能定理后能比较深刻地认识到动能定理不仅对恒力做功的条件下成立，在变力做功的情况下也是成立的。因此，教师要积极创造条件，让学生亲身经历实验探究的过程。

4、教学建议与学法指导

本节内容的设计中，采用橡皮筋拉小车，在使小车获得动能的过程中，探究橡皮筋做的功与小车速度变化的关系。由于橡皮筋的弹力随其长度改变量间的关系是非线性的，因而橡皮筋对小车的功无法用现成的公式进行计算，本实验的精妙之处就在于巧妙地回避了功的计算。教学中应放手让学生自主探究，注重过程和方法而不要太看重结果。

【学情分析】

1、原有知识发展分析

学生在本章的前几节内容中，已经初步树立了功是能量变化的量度的观念。那么，2教师活动：概括学生的答案，提出本节课的课题——“探究功与物体速度变化的关系”，用多媒体课件给出课题。

设计意图：引入课题。

（二）进行新课

教师活动：用多媒体课件给出实验目的和实验器材。

问：如何利用所给的器材设计实验方案（要求画出简图并作简要说明），请小组代表讲解本组设计的实验方案。

学生活动：学生可能设计出以下方案：

方案1：

方案2：

方案3：

方案1：绳的拉力和摩擦力做功，是恒力做功；

方案2：只有绳的拉力做功（重力分力与摩擦力平衡），是恒力做功； 方案3：橡皮筋的弹力（变力）、摩擦力做功，是变力作功。

教师活动：引导学生比较各方案的特点小结：为了使研究简化，我们应将重力分力与摩擦力平衡掉，为了使研究更具普遍意义，我们采用方案3的变力做功。

设计意图：培养自主探究能力，小组互相交流启发取长补短

教师活动：教师引导学生针对方案3阅读教材“探究的思路”思考以下问题：（用多媒体课件给出要思考的问题）

（1）探究过程中，我们是否需要测出橡皮筋做功的具体数值？是否需要测出各次小车速度的具体数值？可以怎么做？

（四）实例探究

有一只小老鼠离开洞穴沿直线前进，它的速度与到洞穴的距离成反比，当它行进到离洞穴距离为d1的甲处时速度为v1，试求：

（1）老鼠行进到离洞穴距离为d2的乙处时速度v2多大？（2）从甲处到乙处要用去多少时间？

解析：（1）由老鼠的速度与到洞穴的距离成反比，得v2 d2 = v1d1 所以老鼠行进到离洞穴距离为d2的乙处时速度v2 = d1v1/d2（2）由老鼠的速度与到洞穴的距离成反比，作出d1图象，如图所示 v

由图线下方的面积代表的物理意义可知，从d1到d2的“梯形面积”就等于从甲处到乙处所用的时间，易得t(dd)()12设计意图：用图象法解决物理问题，简便直观，往往会收到意想不到的效果。

1211vv21【课余作业布置】

若再给你一架天平和砝码，你能利用本实验装置研究功与质量、速度间的关系吗？

请说说你的设想。

2提示 ： 我们已经知道功与速度间的关系是W∝v，所以功与质量、速度间的关系可能是W∝mv、W∝mv、W∝22

2vm2„„

解析 ： 用天平测出小车的质量，并在小车内加不同数量的砝码以改变小车的总质量m，如教材中的探究实验那样进行操作，确定橡皮筋所做的功W，测出小车相应的速度v，画出W—mv、W—mv、W—确定相应的比例关系。22

2vm2等图象，看哪一种图象是过原点的倾斜直线，即可【板书设计】

第五篇：§2.1-实验：探究小车速度随时间变化的规律教案

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

一、教学目标

（一）知识与技能：

1、根据相关实验器材，设计实验并熟练操作。

2、会运用已学知识处理纸带，求各点瞬时速度。

3、会运用表格法处理数据，并合理猜想。

4、巧用v-t图像处理数据，观察规律。

（二）过程与方法：

1、初步学习根据实验要求设计实验，完成某种规律的探究方法。

2、对打出的纸带，会用近似的方法得出各点的瞬时速度。

3、能直观运用图像展现规律、（三）情感态度与价值观：

1、在对实验数据的猜测过程中，提高学生合作探究能力。

2、通过经历实验探索过程，体验运动规律探索的方法。

二、教学重点

1、图像法研究速度随时间变化的规律

2、对运动的速度随时间变化规律的探究

三、教学难点

1、会计算各点瞬时速度。

2、对实验数据的处理、规律的探究。

四、新课教学 预习学案：

1.试验中把小车停在靠近

处，先

，然后，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一列小点，换上纸带，重复实验3次。

2.打点计时器每隔

打一次点，计时器打出的纸带可直接获得的物理量是任意两点间

，可直接测得的物理量是任意两点间的.3.纸带的选取原则

.预习思考

1.在实验中，下列关于测量点间时间间隔的说法正确的是（）A.每隔四个点取一个测量点，则测量点间的时间间隔为0.1秒 B.每隔四个点取一个测量点，则测量点间的时间间隔为0.08秒 C.每五个点取一个测量点，则测量点间的时间间隔为0.10秒 D.每五个点取一个测量点，则测量点间的时间间隔为0.12秒

2.在用打点计时器“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下述测量每相邻两计数点间距离的方法，正确的是（）

A．当两个计数点间的距离较大时，可以用短尺把它分段测量 B.当某两个计数点间的距离较小时，可以用短尺一次把它测完

C．测量每两个相邻计数点间的距离，应该用带有毫米刻度的长尺的零刻度对准起点，读出各记数点对应的刻度值，然后逐一相减，得出每两个计数点间距离的数值 D.分别逐个测出每两个计数点间的距离，这样便于记录 3.在用打点计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列关于作v-t图像的说法中，正确的是（）

A.只要确定了v-t图像中的两点，就可以得到小车运动的v-t图像，因此，实验只需要测出两组数据

B.作v-t图像是，所取的点越多，图像就越准确

C.作出的v-t图像应该通过所有的点，图线曲折也可以 D.对于偏离直线较远的点，说明误差太大，应舍去 4.下列关于计数点的说法中，不正确的是（）A．相邻计数点间的时间间隔相等

B．计数点进行测量计算，既方便又可减少误差 C．相邻计数点间的距离应当相等

D．计数点是从计时器打出的实际点选出来的，相邻计数点间点痕的个数相等 知识归纳

1、实验目的

(1)练习使用打点计时器。（2）利用打上点的纸带研究小车的运动情况，分析小车的速度是怎样随时间变化的。

2、实验原理

（1）电磁打点计时器的使用：把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面，当接通4—6V低压交流电源时，位于振片一点的振针就跟着上下振动而打点。这时，如果纸带运动，振针就在纸带上打出一系列点，这样通过研究纸带上点的时间间隔和位移大小来确定小车的运动情况。

（2）v-t图像法：根据上一章的方法算出纸带上各记数点的速度，即把包含记数点一段间隔x的平均速度v计算出来，用这个平均速度代表纸带经过记数点时的瞬时速度，根据各个记数点的瞬时速度，再作出v-t图像，分析v-t的关系。

3、实验器材

（1）打点计时器（2）附有滑轮的长木板（3）小车（4）带小钩的直线（5）25g的钩码4个（6）纸带（7）刻度尺（8）学生电源、导线 4.实验步骤

（1）把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路。

（2）把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上等量的钩码，把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车的后面。

（3）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小点，换上新的纸带，重复实验三次。

（4）从三条纸带中选出一条比较理想的，舍掉开头有些比较密集的点迹，在后边便于测量的地方找一个适当的点看做开始点，为了测量方便和减小误差，通常不用每打一次点的时间作为时间单位。而用每打五次点的时间作为时间单位，就是T=5*0.02s=0.1s。在选好的开始点下面标明A,在第六个点的下面标B,在第十一个点的下面标C，以此类推，A、B、C、D...叫做记数点，两个相邻计数点间的距离分别是x1、x2、x3„

（5）测出六段位移x1、x2、x3、x4、x5、x6的长度，把测量的数据计入表中。

（6）以t为横轴，v为纵轴，在v-t图像中妙处这些记数点的坐标，然后用一条直线拟合这些点，画直线时要使它两侧的点数大致相同。

（7）改变钩码个数，用不同的力拉小车重复上述（2）至（6）的实验步骤，得到小车在受不同力的情况下v-t图像。典例剖析

例1 在探究小车速度随时间变化规律的实验中，按照实验先后顺序，将下述步骤的代号填在横线上

把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面 A.把打点计时器固定在木板没有滑轮的一端，并连好电路 B.换上新的纸带，再重做两次

C.把长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面

D.使小车停在靠近打点计时器处，接通电源，放开小车，让小车运动 E.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下边吊着合适的钩码 F.断开电源，取出纸带

跟踪训练1 在实验过程中，对于减小实验误差，下列方法中有益的是（）A.选取计数点，把每打5个点的时间间隔作为一个时间单位 B.使小车运动的加速度尽量小些

C.舍去纸带上密集的点，只利用点迹清晰、点间间隔适当的那一部分进行测量、计算 D.选用各处平整程度、光滑程度相同的长木板做实验 知识点二

处理数据的方法

1.如何由实验得出的v-t图像进一步得出小车运动的速度随时间变化的规律。我们可以从两条途径进行探究：

一是通过直接分析图像的特点得到。小车运动的v-t图像是一条倾斜的直线，那么当时间增加相同的值，速度也增加相同的值，也就得出结论：小车的速度随时间均匀增加（或变化）.二是通过得出函数关系式进一步分析研究，既然小车的v-t图像是一条倾斜的直线，那么v随t变化的函数关系式为v=kt+b，显然v与t 成线性关系，小车的速度随时间均匀变化。

跟踪训练2 在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图给出了从0点开始，5个点取一个计数点的纸带，其中0、1、2、3、4、5、6都为计数点。测得：s1=1.40 cm s2=1.90 cm，s3=2.38 cm，s4= 2.88 cm，s5=3.39 cm，s6=3.87 cm。那么：

（1）在计时器打出点1、2、3、4、5时，小车的速度分别为：v1=

cm/s，v2=

cm/s，v3=

cm/s，v4=

cm/s，v5=

cm/s。（2）在平面直角坐标系中作出速度—时间图象。

（3）分析（说明）小车运动速度随时间变化的规律。

五、课堂小结

1、因为打点计时器所打纸带记录了物体在一系列不同时刻的位置，所以通过纸带分析可得到物体的运动规律，画出v-t图像，分析图像得出结论。

2、求纸带上某点速度时，一般用一小段时间内的平均速度代替。

同步练习

1.在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，对于减小实验误差来说，下列方法中有益的是（）A.选取计数点，把每打五个点的时间间隔作为一个时间单位 B.使小车运动的加速度尽量小些

C.舍去纸带上密集的点，只利用点迹清晰、点间间隔适当的那一部分测量、计算 D.选用各处平整程度、光滑程度相同的长木板做实验

2.关于“探究小车速度随时间变化规律”的实验操作，下列说法错误的是（）A.长木板不能侧向倾斜，也不能一端搞一端低 B.在释放小车前，小车应紧靠在打点计时器上

C.应先接通电源，待打点计时器开始打点后再释放小车 D.要在小车到达定滑轮前使小车停止运动

3．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列说法正确的是（）A．长木板一定要水平摆放，不能一端高一端低 B．使小车速度的变化尽可能快一些

C．使用刻度尺测量长度时，要读到最小刻度的下一位 D．作v-t图时，所描曲线必须经过每一个点

4．如图所示为某次实验中打出的一条经过处理后的纸带，图中O为小车运动的起始点，A为所选取的第一个计数点，O点到A点之间有部分点不清晰，相邻两个记数点之间有4个点未画出，电源频率为50Hz，用毫米刻度尺测量后可直接算出（）

A．从O点到F点运动的时间

B．从A点到F点运动的平均速度 C．C点时的瞬时速度vC

D．G点时的瞬时速度vG

5.在探究小车速度随时间变化规律的实验中，得到一条记录小车运动情况的纸带，如图所示，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点的时间间隔为T=0.1s。（１）根据纸带上的数据，计算B、C、D各点的速度，填入表中。（２）在坐标纸上作出小车的v-t图象。

六、教学后记