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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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