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实验：探究小车速度随时间变化的规律
一、 教学目标
1、初步学会根据实验要求设计实验，培养学生积极主动思考问题的习惯。
2、会应用已学知识处理纸带，求各点瞬时速度。
3、学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,并能用简洁语言进行阐述。

二、教学过程
1、新课引入
物体的运动通常是比较复杂的。在生活中，人们跳远助跑，汽车刹车；在自然界里，雨滴下落，猎豹捕食……这些运动中多有速度的变化。
物体的速度变化存在规律吗？怎样探索复杂运动蕴含的规律？
要探究一个物体随时间变化的规律，必须知道物体在不同时刻的速度。直接测量瞬时速度是比较困难的，我们可以借助什么实验仪器和方法来间接测量瞬时速度？（打点计时器先记录物体在不同时刻的位置，再通过对纸带的分析，计算得到各个时刻的瞬时速度。）
2、设计实验
（1）用打点计时器测小车的速度需要哪些实验器材？
实验器材：打点计时器、低压交流电源、纸带、带滑轮的长木板、小车、钩码、细线、复写纸片、刻度尺、铅笔等
（2）实验步骤？
① 附有滑轮的长度板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上远离滑轮的一端，连接好电路。
② 用一条细绳栓住小车使细绳跨过滑轮，下边挂上适量的钩码，让纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车的上面。
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列小点。换上新的纸带，重复实验三次。
（3）实验过程中应注意哪些问题？
① 固定打点计时器时应让限位孔处在长木板的中央位置，滑轮高度要适当
② 开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器
③ 先接通电源，再释放小车，当小车停止运动时应及时关闭电源
④ 需防止钩码落地和小车与滑轮相撞，当小车到达滑轮前及时用手按住它，防止实验仪器间的碰撞和小车从板上掉下来。
⑤ 钩码个数适当，以免加速度过大点太少。应以50cm的纸带取得20~40个连续点为佳
⑥ 打点结束后立即关闭电源。
3、数据处理
（1）纸带的选取和处理
① 多条纸带中选取一条点迹清晰且点迹排成直线的纸带进行处理。
② 舍掉开头一段过于密集的，找一个适当的点做计时起点，为了减少测量误差和便于计算，，相邻计数点的时间间隔为0.1秒（为什么每隔4个点选取一个“计数点”进行测量？）
③ 测量距离时从选取的计时起点到各个计数点的距离
提问：瞬时速度的计算方法？（用求平均速度的方法来代替瞬时速度）
（2）处理计算出来的数据
把各点的瞬时速度填入下表
位置编号
0
1
2
3
4
5
时间t/s

速度

（3）画v-t图象
① 建立坐标系，纵坐标轴为速度v，横坐标轴为时间t
② 对坐标轴进行适当分度，使测量结果差不多布满坐标系
③ 描出测量点，应尽可能清晰
④ 用直线拟合，让尽可能多的点处在直线上（明显偏离的点视为无效点），不在直线上的点应对称均匀地分布在直线两侧。
⑤ 从最终结果看出小车的v—t图象是一条倾斜的直线
思考：①为什么要用直线拟合？
②若某个点明显偏离直线，可能是什么原因及怎样处理？
③从图上可以看出小车的速度随时间怎样变化？
4、对v-t图象进一步认识
（1）图象的物理意义：反映了速度随时间变化的规律不是物体运动的轨迹
（2）可以从图象上得到任一时刻的速度
（3）可以求物体的加速度：

三、思考与讨论
1、某组同学实验过程中将固定打点计时器一端的木板垫高，使木板有一倾斜角度，是否对实验结果有影响？画出的图象有什么不同？
（无；图象与时间轴的夹角不同，即加速度不同）
2、某同学用以下方法绘制的小车的v-t图象，先把纸带每隔0.1s 剪断，得到若干短纸条，再把这些纸条并排贴在一张纸上，使这些纸条下端对齐，作为时间轴，标出时间，最后将纸条上端中心连起来，于是得到v-t图象。请你按以上办法绘制这个图象。这样做有道理吗？说说你的看法。
（剪下的纸条长度表示0.1秒时间内位移大小，纸条长度可近似认为“表示”速度。）

四、随堂练习
1、在实验“探究小车速度随时间变化的规律”中，我们采用的正确方法是：（ ）
A、舍掉开头过于紧密的点，找一个适当的点当作计时起点
B、为了实验精确，选取纸带上第一个点作计时起点
C、每相邻计数点的时间间隔只能取0.1s
D、每相邻计数点的时间间隔可视打点密度而定，可取0.02s 、0.04s 、…n×0.02s均可
2、为了计算加速度，最合理的方法是（ ）
A、根据任意两计数点的速度公式算出加速度
B、根据实验数据画出v—t图，量出其倾角，由公式求出加速度
C、根据实验数据画出v—t图，由图线上相距较远的两点对应的速度、时间，由公式求出加速度
D、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速度
3、在用打点计时器研究小车在重物牵引下运动的实验中，某同学有如下操作步骤，其中错误的步骤是　　　　　　，遗漏的步骤是　　　　　　　　　　　　。
A、拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，松开纸带后再接通电源
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悬挂适当的钩码
D、取下纸带
E、放手，使小车在平板上做加速运动
F、将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔
将以上步骤完善后按合理序号排列　　　　　　　　　　　。

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