高一物理教案21探究小車速度隨時間變化的規(guī)律

1、課題打點(diǎn)計(jì)時器、探究小車速度隨時間變化的規(guī)律課時1教學(xué)目標(biāo)1、了解打點(diǎn)計(jì)時器的結(jié)構(gòu)，理解其基本原理并會使用。2、知道兩種計(jì)時器的工作電壓，打點(diǎn)周期。3、理解紙帶測速原理，會計(jì)算瞬時速度。4、能運(yùn)用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描繪v ­t圖象，并會分析速度變化特點(diǎn)。重點(diǎn)1、理解紙帶測速原理，會計(jì)算瞬時速度；2、能運(yùn)用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描繪v ­t圖象，并會分析速度變化特點(diǎn)； 難點(diǎn)1、會計(jì)算瞬時速度；2、探究物體的速度隨時間變化規(guī)律；教學(xué)方法學(xué)講計(jì)劃。教具準(zhǔn)備帶有定滑輪的長木板、小車、帶有小鉤的細(xì)線、鉤碼若干、打點(diǎn)計(jì)時器、紙帶、坐標(biāo)紙，刻度尺、學(xué)生電源、導(dǎo)線若干、夾子。教學(xué)過程模塊任務(wù)、情景、問題設(shè)計(jì)生成自

2、主學(xué)習(xí)自主檢測1、 介紹2、 展示3、 打點(diǎn)計(jì)時器的原理及使用4、實(shí)驗(yàn)步驟（1）如圖所示，把附有滑輪的長木板放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)計(jì)時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，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，下邊掛上合適的鉤碼，放手后，看小車能否在木板上平穩(wěn)地加速滑行，然后把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時器，并把紙帶的另一端固定在小車后面。（3）把小車停在打點(diǎn)計(jì)時器處，先接通電源，后釋放小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動，打點(diǎn)計(jì)時器就在紙帶上打下一系列小點(diǎn)，換上新紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次。5、注意事項(xiàng)（1）實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)將打點(diǎn)計(jì)時器固定好，以免拉動紙帶時晃動，并要先輕輕試?yán)垘?，?yīng)無明顯的阻滯現(xiàn)象

3、。(2)使用打點(diǎn)計(jì)時器時，應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時器打點(diǎn)穩(wěn)定后，再拉動紙帶。(3)手拉動紙帶時速度應(yīng)快一些，以防點(diǎn)跡太密集。(4)使用電火花計(jì)時器時，應(yīng)注意把紙帶正確穿好，墨粉紙盤位于紙帶上方；使用電磁打點(diǎn)計(jì)時器時，應(yīng)讓紙帶穿過限位孔，壓在復(fù)寫紙下面。(5)使用電磁打點(diǎn)計(jì)時器時，如打出的點(diǎn)較輕或是短線，應(yīng)調(diào)整振針距復(fù)寫紙的高度。(6)打點(diǎn)計(jì)時器不能連續(xù)工作太長時間，打點(diǎn)之后應(yīng)立即關(guān)閉電源。(7)對紙帶進(jìn)行測量時，不要分段測量各段的位移，正確的做法是一次測量完畢(可先統(tǒng)一測量出各個測量點(diǎn)到起始測量點(diǎn)O之間的距離)。讀數(shù)時應(yīng)估讀到毫米的下一位。6、數(shù)據(jù)處理打點(diǎn)計(jì)時器打點(diǎn)的周期為T，則A、B、C、D

4、、各點(diǎn)的瞬時速度分別為vA、vB、vC、vD、7、常用方法（表格法、圖像法）利用v­t圖象分析物體的運(yùn)動(1)v­t圖象用橫軸表示時間t，縱軸表示速度v，建立直角坐標(biāo)系。根據(jù)測量的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)，然后用平滑的曲線把這些點(diǎn)連接起來，即得到如圖所示的v­t圖象。(2)v­t圖象的意義v­t圖象非常直觀地反映了速度隨時間變化的情況，它并不是物體運(yùn)動的軌跡。1、如何測定某點(diǎn)的速度瞬時速度的測定原理：跟運(yùn)動物體連在一起的紙帶上打出的點(diǎn)記錄了物體在不同時刻的位置，用刻度尺測出兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)間的位移x，打兩個點(diǎn)的時間可用t(n1)×0.02 s求得

5、，則平均速度v，當(dāng)t很短時，可以認(rèn)為 為t時刻的瞬時速度。2、勻速直線運(yùn)動的v­t圖象勻速直線運(yùn)動的v­t圖象是與時間軸平行的直線。從勻速直線運(yùn)動的v­t圖象中不僅可以看出速度的大小，并且可以求出位移。根據(jù)位移公式xvt，在v­t圖象中就對應(yīng)著邊長分別為v0和t0的一個矩形面積，如圖中陰影的部分。3、誤差分析利用平均速度來代替計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時速度自身帶來系統(tǒng)誤差。為減小誤差，應(yīng)取以計(jì)數(shù)點(diǎn)為中心的較小位移x來求平均速度。（D、F兩點(diǎn)離E點(diǎn)越近，算出的平均速度越接近E點(diǎn)的瞬時速度。）4、 練習(xí)：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理(利用紙帶求速度)某同學(xué)在做“用打點(diǎn)計(jì)時器測速度”的實(shí)

6、驗(yàn)時，得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶如圖所示，在紙帶上依次選出7個計(jì)數(shù)點(diǎn)，分別標(biāo)以O(shè)、A、B、C、D、E和F，每相鄰的兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個點(diǎn)未畫出，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間時間間隔為T，打點(diǎn)計(jì)時器所用電源的頻率是50 Hz。(1)如果測得C、D兩點(diǎn)間距x42.70 cm，D、E兩點(diǎn)間距x52.90 cm，則根據(jù)此數(shù)據(jù)計(jì)算在打D點(diǎn)時的速度公式為_(用x4、x5、T表示)，小車的速度值vD_ m/s(保留三位有效數(shù)字)。(2)該同學(xué)分別算出其他點(diǎn)的速度：vA0.220 m/s，vB0.241 m/s，vC0.258 m/s，vE0.300 m/s，請?jiān)O(shè)計(jì)表格將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表格中，并在如圖所示的坐標(biāo)系中作出小車運(yùn)動

7、的v ­ t圖象。(3)由所作v ­t圖象判斷小車在做_運(yùn)動。答案：(1)D點(diǎn)為C、E的中間時刻，所以可以認(rèn)為D點(diǎn)的瞬時速度等于CE間的平均速度，即vD，又T5×0.02 s0.10 s，解得vD0.280 m/s。(2)實(shí)驗(yàn)表格如下。時間t/s0.10.20.30.400.5速度v/(m·s1)0.2200.2410.2580.2800.300根據(jù)表中數(shù)據(jù)描點(diǎn)得v ­t圖象如圖所示。(3)從圖象上可以看出物體速度隨時間均勻增大，所以小車做勻加速運(yùn)動。小組探討（記錄典型問題）師生探討1、數(shù)據(jù)處理 ：老師點(diǎn)撥，學(xué)生分組操作。（1）如圖所示舍掉紙帶

8、開頭一些過于密集的點(diǎn)跡，找一個適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)做為計(jì)時起點(diǎn)，并記為0點(diǎn)。401235x1x2x3x4x5（2）從起點(diǎn)開始，每隔4個點(diǎn)取一個計(jì)數(shù)點(diǎn)，分別記為1、2、3、4、5點(diǎn)。 思考：相鄰兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時間間隔為多少秒？ （3）用直尺分別測量各個計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，填入下表。思考：通過觀察、思考，看看相鄰的兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離有什么規(guī)律？ （點(diǎn)拔：相鄰的距離之差是一個定值。這是勻變速直線運(yùn)動一個很重要的特點(diǎn)，也是判斷一個直線運(yùn)動是不是勻變速直線運(yùn)動的一個依據(jù)。） （4）根據(jù)相鄰的兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離分別測量中間的計(jì)數(shù)點(diǎn)1、2、3、4的瞬時速度，把各個計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時速度填入下表。 （點(diǎn)拔：求計(jì)數(shù)點(diǎn)瞬時速度公式舉例

9、：V1=(x1+x2)/2T，且T =0.1s）思考：你能不能根據(jù)相鄰兩個數(shù)點(diǎn)間的距離的規(guī)律計(jì)算起點(diǎn)0點(diǎn)和最后一個計(jì)數(shù)點(diǎn)5點(diǎn)的瞬時速度？把這兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時速度也填入下表。 （點(diǎn)拔：假設(shè)0點(diǎn)前面還有一個計(jì)數(shù)點(diǎn)0點(diǎn)，讓0點(diǎn)作為0點(diǎn)和1點(diǎn)的時間中點(diǎn)。同理假設(shè)5點(diǎn)后面還有一個計(jì)數(shù)點(diǎn)6點(diǎn)，讓5點(diǎn)作為4點(diǎn)和6點(diǎn)的時間中點(diǎn)。測量出0點(diǎn)到0點(diǎn)間的距離、5點(diǎn)到6點(diǎn)間的距離，即可計(jì)算起點(diǎn)0點(diǎn)和最后一個計(jì)數(shù)點(diǎn)5點(diǎn)的瞬時速度。）計(jì)數(shù)點(diǎn)序號123456計(jì)數(shù)點(diǎn)對應(yīng)的時刻（s）0.100.400.60各計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離各計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度（cms）（5）以速度v為縱軸，時間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系。根據(jù)表中的v、t數(shù)據(jù)，選擇適當(dāng)?shù)?/p>

10、坐標(biāo)單位在坐標(biāo)系中描點(diǎn)。思考：該圖像過坐標(biāo)原點(diǎn)嗎？為什么？根據(jù)小車的v-t圖象，探究小車速度隨時間變化滿足什么規(guī)律？ （點(diǎn)拔：小車的v-t圖象是一條直線，說明小車在任意相等的時間內(nèi)速度的變化都相同，即小車的加速度不變。）點(diǎn)睛提高1、打點(diǎn)計(jì)時器的使用方法和利用打點(diǎn)計(jì)時器研究物體運(yùn)動的方法；2、通過紙帶會計(jì)算各個計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度；3、畫v-t圖象。 4、傳感器測速5、頻閃照片法6、拓展與提高、用同一張底片對著小球運(yùn)動的路徑每隔 s拍一次照，得到的照片如圖所示，則整個過程中小球運(yùn)動的平均速度是()A0.25 m/sB0.2 m/sC0.17 m/s D無法確定、像打點(diǎn)計(jì)時器一樣，光電計(jì)時器也是一種研究物

11、體運(yùn)動情況的常用計(jì)時儀器，其結(jié)構(gòu)如圖甲所示，a、b分別是光電門的激光發(fā)射、接收裝置，當(dāng)有物體從a、b間通過時，光電計(jì)時器就可以顯示物體的擋光時間。在圖乙所示裝置中MN是水平桌面，PQ是長1 m左右的木板，Q是木板與桌面的接觸點(diǎn)，1和2是固定在木板上適當(dāng)位置的兩個光電門，與之連接的兩個光電計(jì)時器沒有畫出。讓滑塊從木板的頂端滑下，光電門1、2各自連接的計(jì)時器顯示的擋光時間分別為t15.0×102 s和t22.0×102 s。用游標(biāo)卡尺測得滑塊的寬度d5.015 cm。則：(1)滑塊通過光電門1的速度v1的大小是多少？(2)滑塊通過光電門2的速度v2的大小是多少？解析：由于滑塊通過兩光電門的時間極短，故可用滑塊通過光電門的平均速度代替其瞬時速度，故(1)v11.003 m/s(2)v22.508 m/s答案：(1)1.003 m/s(2)2.508 m/s、交警部門為了檢測車輛行駛情況，在公路上安裝了超聲波測速儀，圖甲是超聲波測速儀測量車速的示意圖，測速儀發(fā)出并接收超聲波脈沖信號，根據(jù)發(fā)出和接收到的信號間的時間差，測出被測物體的速度。圖乙中P1、P2是測速儀發(fā)出的超聲波信號，n1、n2分別是P1、P2由汽車反射回來的信號。設(shè)測速儀勻速掃描，P1、P2之間的時間間隔t1.0 s，超聲波在空氣中的傳播速度是v340 m/s，若汽車是勻速