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1、2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律（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、会用表格法处理数据，并合理猜想 4、巧用v-t图象处理数据，观察规律 5、掌握画图象的一般方法，并能用简洁语言进行阐述。 （二）过程与方法（二）过程与方法1 1、初步学习根据实验要求，设计实验，、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。完成某种规律的探究方法。2 2、对打出的纸带，会用近似的方法得、对打出的纸带，会用近似的方法得出各点瞬时速度。出各点瞬时速度。3 3、初步学会根据实验数据进行猜测、初步学会根据实验数据进行猜测、探究、发
2、现规律的探究方法。探究、发现规律的探究方法。4 4、认识数学化繁为简的工具作用，直、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，验证规律观地运用物理图象展现规律，验证规律（三）情感、态度与价值观1、通过对小车运动的设计，培养学生积极主动思考问题的习惯，并锻炼其思考的全面性、准确性与逻辑性。2、通过对纸带的处理，实验数据的图象展现，培养学生实事求是的科学态度，能使学生灵活地运用科学方法来研究问题，解决问题，提高创新意识。3、在对实验数据的猜测过程中，提高学生合作探究能力。4、在对现象规律的语言阐述中，提高了学生的语言表达能力，还体现了各学科之间的联系，可引伸到各事物间的关联性，使自己
3、溶入社会。 复习：打点计时器可以测量什么物理量？ 位移 时间 （打点计时器是测量位移与时间的仪器） 位移（用刻度尺测量）；时间（两点的时间间隔为0.02s） 通过打点计时器打出的纸带可以间接求什么物理量？可以求两点间的平均速度某一点的瞬时速度加速度。例例请根据纸带给出的数据求出第请根据纸带给出的数据求出第2 2个和第个和第4 4个点的个点的瞬时速度以及相应时间内的平均加速度瞬时速度以及相应时间内的平均加速度cm一一、实实验验目目的的： 用打点计时器研究小车在重物牵引下的运动，探究小车速度随时间的变化规律。实验设计学生电源，刻度尺学生电源，刻度尺钩码钩码小车小车细绳细绳纸带纸带打点计时器打点计时
4、器一端附有定滑一端附有定滑轮的长木板轮的长木板二二实验步骤实验步骤木板平放，并使滑轮伸出桌面，把打点木板平放，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定，连接好电路。计时器固定，连接好电路。穿纸带；挂钩码。穿纸带；挂钩码。先接通电源，然后放开小车，让小车拖先接通电源，然后放开小车，让小车拖着纸带运动，打完一条后立即关闭电源。着纸带运动，打完一条后立即关闭电源。换纸带，加钩码，再做两次。换纸带，加钩码，再做两次。三三实实验验注注意意点点1固定打点计时器时应让固定打点计时器时应让限位孔限位孔处处在长木板的在长木板的中央位置中央位置。2滑轮不能过高滑轮不能过高,细绳应与木板平行细绳应与木板平行.3小车应由靠
5、近打点计时器处开始小车应由靠近打点计时器处开始释放，在释放，在撞击撞击长木板末端长木板末端前前应让小车停应让小车停止运动止运动,防止防止小车从板上小车从板上掉下来掉下来。4先先接通电源，接通电源，后后让纸带运动。让纸带运动。5打点结束后打点结束后立即立即关闭电源。关闭电源。7复写纸应该压在纸带的复写纸应该压在纸带的上上面面。8小车另一端所挂的钩码个小车另一端所挂的钩码个数要数要适当适当，避免加速度过大而，避免加速度过大而使纸带上打的点太少，或加速使纸带上打的点太少，或加速度太小使各段位移无法区别，度太小使各段位移无法区别，从而使误差增大从而使误差增大.处理纸带舍掉开头过于密集的点，从清楚的点开
6、始,每五个计时点取一个计数点 ；取六个点，依次标号为0，1，2，3，4，50.10s0.10s过于密集过于密集/ /不清不清晰的点晰的点 怎样分析和选取纸带上的点怎样分析和选取纸带上的点处理纸带测量相邻两计数点间距离时，为减小误差，应该选用长的刻度尺还是短的？为什么？怎样正确操作？处理纸带x1x2x3x4x5应该选用长刻度尺。使用短尺测量时要不应该选用长刻度尺。使用短尺测量时要不断移动刻度尺，测量误差多次累积后可能断移动刻度尺，测量误差多次累积后可能会变大。测量时，应该用长刻度尺与纸带会变大。测量时，应该用长刻度尺与纸带上各点对齐，并将其零刻度点对准计数起上各点对齐，并将其零刻度点对准计数起点
7、，读出各读数点对应的刻度值，然后逐点，读出各读数点对应的刻度值，然后逐一相减，得出每两个计数点间距离的数值一相减，得出每两个计数点间距离的数值处理纸带x1x2x3x4x5读数时需要估读，并标明读数时需要估读，并标明单位。单位。读数时还应该注意什么？读数时还应该注意什么？cm处理的纸带例：求例：求3这个计数点的速度：这个计数点的速度： x 4 -x 2v3 = v24 = = 2tx 24 2tt为多少为多少?x1x2x3x4x5怎样计算各计数点的瞬时速度？怎样计算各计数点的瞬时速度？数据处理:列表法- 0.201 0.2800.432 0.355 0.512 增减所挂的钩码，或在小车上放置重增
8、减所挂的钩码，或在小车上放置重物，再做两次实验，填入上表标有物，再做两次实验，填入上表标有“v2”和和“v3”的两行。的两行。请请设设计计一一个个表表格格记记录录算算出出来来的的各各计数点的瞬时速度。计数点的瞬时速度。数据处理:图象法vt图图象象可可以以更更直直观观的的反反映映物物体体速速度度随随时时间间的的变变化化规规律律。你你能能根根据据列列出出的的表表格格作作出出小小车车运运动的动的v vt t图象吗？图象吗？1、怎样建立坐标系？、怎样建立坐标系？2、怎样确定坐标轴的单位长度？、怎样确定坐标轴的单位长度？3、描点连线时要注意什么？、描点连线时要注意什么？00.10.20.30.40.5
9、0.61.21.00.80.60.40.2t/sv/(m.s-1)位置位置位置位置0 0 0 01 1 1 12 2 2 23 3 3 34 4 4 45 5 5 56 6 6 6时间时间时间时间t/st/st/st/s0 0 0 00.10.10.10.10.20.20.20.20.30.30.30.30.40.40.40.40.50.50.50.50.60.60.60.6V/V/V/V/（m m m ms s s s-1-1-1-1）0.450.450.450.45 0.600.600.600.60 0.740.740.740.74 0.890.890.890.89 1.031.031.0
10、31.03 1.191.191.191.19实验测得一组数据如下，请画出对应的实验测得一组数据如下，请画出对应的v-t图象。图象。描点时要力求准确，描点时要力求准确，点不要描得过于粗大。点不要描得过于粗大。请观察，这些点的请观察，这些点的分布有什么规律？分布有什么规律？应该选择什么线将应该选择什么线将这些点拟合起来？这些点拟合起来？怎样拟合？怎样拟合？思考思考描出的点并非全分布在一条直线上，描出的点并非全分布在一条直线上，我们为什么用一条直线拟合这些点？我们为什么用一条直线拟合这些点？实验中产生误差是不可避免的，所以得实验中产生误差是不可避免的，所以得到的点不可能严格地处在一条直线上，会到的点
11、不可能严格地处在一条直线上，会有偏差。我们可以这样认为，如果没有误有偏差。我们可以这样认为，如果没有误差，这些点都分布在一条直线的概率非常差，这些点都分布在一条直线的概率非常大。所以我们选择用直线拟合这些点。大。所以我们选择用直线拟合这些点。思考思考若某个点明显偏离直线，可能是什么若某个点明显偏离直线，可能是什么原因及怎样处理？原因及怎样处理？可能是操作失误造成的，作图时可能是操作失误造成的，作图时可以不考虑这个点。但这个点仍可以不考虑这个点。但这个点仍应保留在纸上。不要擦去。因为应保留在纸上。不要擦去。因为我们应该尊重实验事实。我们应该尊重实验事实。思考思考从图上可以看出小车的速度从图上可以
12、看出小车的速度随时间怎样变化？随时间怎样变化？小车的速度随时间均匀增加。小车的速度随时间均匀增加。即小车在做匀加速直线运动。即小车在做匀加速直线运动。思考思考纸带上零时刻的速度和纸带上零时刻的速度和末速度如何求？末速度如何求？（根据图象来求，这样可（根据图象来求，这样可以减小误差）以减小误差）如何利用v I t图求加速度从图表中任意取两组数据求出v 和t ，然后代入 求解。va = t 位置0123456时间t/s00.10.20.30.40.50.6V/（ms-1）0.450.600.740.891.031.19如何利用v I t图求加速度00.10.20.30.40.5 0.61.21.0
13、0.80.60.40.2t/sv/(m.s-1)tv在v t 图象上取一段时间t（尽量取大一些），找出t 对应的v ，代入 求解。va = t如如如如何何何何利利利利用用用用vvIIt t图图图图求求求求加加加加速速速速度度度度画图时让不在直线上的点尽可画图时让不在直线上的点尽可能等量地分布在直线两侧，就能等量地分布在直线两侧，就是为了使偏大或偏小的误差尽是为了使偏大或偏小的误差尽可能地抵消，所以图象也是减可能地抵消，所以图象也是减小误差的一种手段，也就是说小误差的一种手段，也就是说应该用图象上的点，而不是用应该用图象上的点，而不是用实验所得到的数据。实验所得到的数据。哪一种方法更好？哪一种方
14、法更好？有的同学根据实验数据画出的有的同学根据实验数据画出的v-t图象，量出其倾角，由公式图象，量出其倾角，由公式a=tan求出加速度。你认为这种求出加速度。你认为这种方法正确吗？方法正确吗？如如如如何何何何利利利利用用用用vvIIt t图图图图求求求求加加加加速速速速度度度度在物理图象中，两坐标轴的分在物理图象中，两坐标轴的分度大小往往是不相等的，根据度大小往往是不相等的，根据同一组数据，可以画出倾角不同一组数据，可以画出倾角不同的许多图象。故这种方法是同的许多图象。故这种方法是错误的。错误的。思考思考如如如如何何何何利利利利用用用用vvIIt t图图图图求求求求加加加加速速速速度度度度有的
15、同学依次算出通过连续两计有的同学依次算出通过连续两计数点间的加速度，再出这些加速度数点间的加速度，再出这些加速度的平均值作为小车的加速度。你认的平均值作为小车的加速度。你认为这种方法真的能减小偶然误差吗为这种方法真的能减小偶然误差吗？不能！我们可以证明这种算不能！我们可以证明这种算法计算出来的加速度实际上法计算出来的加速度实际上也仅由始末两个速度决定，也仅由始末两个速度决定，偶然误差也较大。偶然误差也较大。思考思考0 01 12 23 3v0v1v2v3思考思考如果没有钩码？你有什么如果没有钩码？你有什么办法可以让小车做匀加速直办法可以让小车做匀加速直线运动？线运动？ExcelExcel绘制绘
16、制绘制绘制V-tV-t图象图象图象图象可以。可以。剪下的纸条长度表示剪下的纸条长度表示0.1 s0.1 s时间内位移大时间内位移大小，可近似认为速度小，可近似认为速度 . . vxvx，纸条，纸条长度可认为表示速度长度可认为表示速度 问题与练习问题与练习 P P3333 /3 /3实例探究1、在研究匀变速直线运动的实验中，算出小车经过各计数点瞬时速度如下计数点序号计数点序号计数点序号计数点序号1 12 23 34 45 56 6计数点对应的时刻（计数点对应的时刻（计数点对应的时刻（计数点对应的时刻（s s）0.100.100.200.200.300.300.400.400.500.500.60
17、0.60通过计数点的速度（通过计数点的速度（通过计数点的速度（通过计数点的速度（cmcms s）44.044.062.062.081.081.0100.0100.0110.0110.0168.0168.0为了计算加速度，合理的方法是（为了计算加速度，合理的方法是（ ） A A根据任意两计数点的速度用公根据任意两计数点的速度用公式算出加速度式算出加速度B B根据实验数据画出根据实验数据画出v vt t图，量图，量出其倾角，由公式出其倾角，由公式a a = = tgtg求出加速度求出加速度C C根据实验数据画出根据实验数据画出v vt t图，由图，由图线上相距较远的两点所对应的速度、图线上相距较远
18、的两点所对应的速度、时间，用公式算出加速度时间，用公式算出加速度D D依次算出通过连续两计数点间依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加的加速度，算出平均值作为小车的加速度速度 分析：方法A偶然误差较大。方法D实际上也仅由始末两个速度决定，偶然误差也比较大，只有利用实验数据画出对应的vt图，才可充分利用各次测量数据，减少偶然误差。由于在物理图象中，两坐标轴的分度大小往往是不相等的，根据同一组数据，可以画出倾角不同的许多图线，方法B是错误的。正确的方法是根据图线找出不同时刻所对应的速度值，然后利用公式算出加速度，即方法 C。答案C 2、在研究匀变速直线运动的实验中，某同学操作以
19、下实验步骤:( )A拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，释放纸带后再接通电源。B将打点计时器固定在平板上，并接好电路C把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码D取下纸带然后断开电源,.E将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上做匀速运动F将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序。（1）问A中应先通电，再放纸带。（2）D中取下纸带前应先断开电源。（3）补充步骤G：换上新纸带，重复三次。步骤顺序为：BFECADG解析2、在研究匀变速直线运动的实验中，某同学操作以下实验步骤:( )A拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，先接通电源，再放纸
20、带。B将打点计时器固定在平板上，并接好电路C把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码D先断开电源,再取下纸带.E将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上做匀速运动F将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔G：换上新纸带，重复三次。BFECADG用用电磁打点磁打点计时器或器或电火花打点火花打点计时器打出器打出的的纸带只能只能测定短距离定短距离过程中的速度，若要程中的速度，若要测定定长距离距离过程中的速度，如程中的速度，如测定某人在走定某人在走路路过程中的速度就不能用以上两种打点程中的速度就不能用以上两种打点计时器了有人器了有人设计了一种了一种简易的易的“滴水滴水计时器器
21、”，就可以粗略地，就可以粗略地测定人在走路定人在走路过程中的速度程中的速度取一只取一只饮料瓶，用料瓶，用缝衣衣针在瓶底在瓶底钻一适当大一适当大小的小孔，在瓶中灌小的小孔，在瓶中灌满水，用手提着，使水水，用手提着，使水均匀滴出均匀滴出(如下如下图所示所示)实验中可用旋松、中可用旋松、旋旋紧瓶盖的方法开、关瓶盖的方法开、关计时器器【解析解析】(1)从某滴水滴下从某滴水滴下(记为第一滴记为第一滴)开始计时，开始计时，用秒表测出滴用秒表测出滴n滴水的总时间滴水的总时间t(n取取30或或50)，则计，则计时器的滴水周期为时器的滴水周期为T .(2)起跑阶段滴在跑道上的水滴之间的距离越来越大，起跑阶段滴在
22、跑道上的水滴之间的距离越来越大，表明做加速运动；中间阶段水滴之间的距离较大且表明做加速运动；中间阶段水滴之间的距离较大且近似相等，表明做速度较大的匀速运动；通过终点近似相等，表明做速度较大的匀速运动；通过终点后水滴之间的距离越来越小，表明做减速运动后水滴之间的距离越来越小，表明做减速运动(3)取匀速步行时滴水计时器滴在地上的取匀速步行时滴水计时器滴在地上的N个清晰的个清晰的滴水点，用卷尺测出这滴水点，用卷尺测出这N个点之间的距离个点之间的距离x，再除，再除以滴这以滴这N滴水所用时间，则为步行时的速度为滴水所用时间，则为步行时的速度为 【答案答案】见解析解析 小结：小结：1、打点计时器的使用2、纸带数据处理 打点计时器不能长时间地持续工作，所以，当小车停止下来时，一定要及时关闭电源。 进行实验时，虽然操作方法等都正确，但还是有可能存在不稳定因素使得打点不理想，处理数据时要挑选出合理的纸带。 实验不同于仿真和理想化的模型，误差不可避免，描点以后进行连线时，让尽可能多的点靠近连线就行，在误差允许的范围内同样可以验证速度与时间的线性关系。3、图象描绘
