2.1實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律

〖教材分析〗

實驗探究是為了讓學(xué)生體會小車在重物的牽引下速度隨時間變化的規(guī)律。實驗原理

較為簡單在第一章的時候已經(jīng)有所涉及，只是沒有更加的深入和細(xì)化的學(xué)習(xí)，實驗過程

和實驗操作都是類似的。在經(jīng)歷探究的過程中，學(xué)會處理紙帶以及實驗數(shù)據(jù)的處理等，

由實驗數(shù)據(jù)做出圖像、分析圖像，尋找其中蘊(yùn)含的物理規(guī)律，找到加速度的值。體會圖

像的直觀、形象生動的特點，感受物理的美學(xué)。學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過位移時間圖像和速度時

間圖像，本節(jié)課就是在此基礎(chǔ)上開展教學(xué)活動。

〖教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)〗

物理觀念：初步學(xué)習(xí)根據(jù)實驗要求設(shè)計實驗，完成某種規(guī)律的探究方法。

科學(xué)思維：會用表格法處理數(shù)據(jù)，并合理猜想。巧用v-t圖象處理數(shù)據(jù)，觀察規(guī)律。

科學(xué)探究：根據(jù)相關(guān)實驗器材，設(shè)計實驗并熟練操作。會運(yùn)用已學(xué)知識處理紙帶，

初步學(xué)會根據(jù)實驗數(shù)進(jìn)行猜測、探究、發(fā)現(xiàn)規(guī)律的探究方法。

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過對紙帶的處理、實驗數(shù)據(jù)的圖象展現(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)生實事求是的

科學(xué)態(tài)度，能使學(xué)生活地運(yùn)用科學(xué)方法來研究問題、解決問題、提高創(chuàng)新意識。

〖教學(xué)重點與難點〗

重點：1、圖像法研究速度隨時間變化的規(guī)律。

2、對運(yùn)動的速度隨時間變化規(guī)律的探究。

難點：1、會計算各點瞬時速度。

2、對實驗數(shù)據(jù)的處理、規(guī)律的探究。

〖教學(xué)方法〗

教師啟發(fā)引導(dǎo)教學(xué)與學(xué)生自主實驗，討論、交流學(xué)習(xí)成果。

〖教學(xué)準(zhǔn)備〗

學(xué)生電源、導(dǎo)線、打點計時器、小車、4個25g的鉤碼，一端帶有滑輪的長木板、帶小

鉤的細(xì)繩、紙帶、刻度尺、坐標(biāo)紙、多媒體課件等。

〖教學(xué)過程〗

一、新課引入

通過多媒體課件動圖展示：滑板車、導(dǎo)彈發(fā)射、老虎捕食的動圖。

物體的運(yùn)動通常是比較復(fù)雜的，物體的運(yùn)動規(guī)律各不相同。滑板車、導(dǎo)彈發(fā)射、老

虎捕食等這些運(yùn)動中都有速度的變化。

問題：怎樣探索速度隨時間變化的規(guī)律呢？

教學(xué)設(shè)計說明：從動圖入手把本節(jié)課更加形象化，創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)探究動機(jī)，

引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題。

尋求一種運(yùn)動的特點和規(guī)律，一般要從某個具體事例開始。這一節(jié)我們研究小車在

重物牽引下的運(yùn)動，看看小車的速度是怎樣隨時間變化的。

要想知道速度隨時間變化的規(guī)律，必須知道物體在一系列不同時刻的速度。我們可

以用頻閃相機(jī)拍下運(yùn)動的變化，但是這樣還不故精確，為此我們要借助打點計

時器。

二、新課教學(xué)

（一）實驗思路

通過多媒體課件動圖展示：打點計時器動圖。

要探究一個物體的運(yùn)動隨時間變化的規(guī)律，必須知道物體在不同時刻的速度，直接

測量瞬時速度是比較困難的，我們可以借助打點計時器先記錄物體在不同時刻的位置，

再通過對紙帶的分析，計算得到相應(yīng)時刻的瞬時速度。

1、如何設(shè)計此實驗？

把一端帶有滑輪的長木板平放在實驗桌上，木板上放一個可以左右移動的小車，小

車一端連接穿過打點計時器的紙帶，另一端連接繞過滑輪系有槽碼的細(xì)繩。小車在槽碼

的牽引下運(yùn)動，通過研究紙帶上的信息，就可以知道小車運(yùn)動的速度是怎樣隨時間變化

的。通過實物展示把這個實驗裝置展示出來。

2、需要測量哪些物理量？

用直尺測量各個計數(shù)點間的距離，或各計數(shù)點到0點的距離。注意不要測量時間，

因為打點計時器已經(jīng)附帶測時間的功能了。

3、選用什么器材？

電磁打點計時器，6v低壓電源，復(fù)寫紙，導(dǎo)線，一段帶有滑輪的長木板，小車，細(xì)

繩，鉤碼，刻度尺，坐標(biāo)紙（用來做v-t圖像）。

（二）進(jìn)行實驗

①把一端帶有滑輪的長木板平放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面，打點計時器固定

在長木板沒有滑輪的一端，連接好電路。

②讓小車一端連接穿過打點計時器的紙帶，另一端連接繞過滑輪系有槽碼的細(xì)繩，

把小車停在靠近打點計時器的位置。

③先接通電源啟動計時器，然后放開小車，讓它拖著紙帶運(yùn)動，打點計時器在紙帶

上打下一行小點.隨后，立即關(guān)閉電源。

④增減所掛的槽碼（或在小車上放置重物），更換紙帶，再做兩次實驗。

通過多媒體課件動圖展示：實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律。

實驗?zāi)康模骄啃≤囯S時間的變化規(guī)律，實驗器材有學(xué)生電源，打點計時器、、、、、、

將打點計時器固定在木板的一端，并注意限位孔放置在木板中間，連接電路，電源接交

流電，電壓為六伏，取一條長約八十厘米的紙帶，將紙帶一端與小車連接，另一端穿過

打點計時器，用細(xì)線與鉤碼相連并跨過定滑輪，將小車?yán)椏看螯c計時器的一端，接通

電源釋放小車，關(guān)閉電源，取下紙帶進(jìn)行分析。

注意事項：1、開始釋放小車的時候，小車應(yīng)該靠

近打點計時器。

2、先通電，后釋放小車。

3、打點完畢，馬上關(guān)閉電源。

4、鉤碼的質(zhì)量要適中，不能質(zhì)量太大，也不能質(zhì)量太小。

5、實驗時要注意保護(hù)小車及滑輪，要避免它們被碰壞或跌壞。

教學(xué)設(shè)計說明：實驗的過程是比較簡單的，只是我們的動手能力不強(qiáng)，所以我們先

給學(xué)生看演示實驗，到去實驗室做的時候就不會那么慌張了。

（三）數(shù)據(jù)記錄

通過多媒體課件動圖展示：處理紙帶。

為了便于測量，舍掉紙帶開頭一些過于密集的點，找一個適當(dāng)?shù)狞c作為計時起點。

在紙帶起始端附近，取一個開始的計數(shù)點為0下面連續(xù)四個點為一個計數(shù)點，分別為1、

2、3、4、5、6，分別讀書每個計數(shù)點所對應(yīng)的刻度。請同學(xué)們根據(jù)測量的數(shù)據(jù)計算小

車的瞬時速度。

記入自己設(shè)計的表格，利用第一章第3節(jié)所學(xué)的方法得出各計數(shù)點的瞬時速度，填

入表1中標(biāo)有“v1”的一行。同理，計算增減槽碼后兩次實驗的速度，分別填入表1中

標(biāo)有“v2”和“v3”的兩行內(nèi)。

x相鄰左右兩個計數(shù)點的距離

v

t時間

你能否從表格中的數(shù)據(jù)看出小車速度隨時間變化的定量關(guān)系？如果不能，怎么辦？

教學(xué)設(shè)計說明：瞬時速度的求解只有兩種一是讀速度表可以得到，實際生活中可以

這樣。而我們的課本里只能有平均速度等于瞬時速度來求解。當(dāng)時間夠短或位移夠短就

可以了。

（四）數(shù)據(jù)分析

可以考慮用v-t圖像分析速度v與時間t的定量關(guān)系。

1、以時間t為橫軸、速度v為縱軸、建立直角坐標(biāo)系。

2、根據(jù)表1中的v、t數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)系中描點作出v-t圖像。

3、通過觀察、思考，找出這些點的分布規(guī)律。

4、讓盡可能多的點處在直線上，不在直線上的點應(yīng)對稱地分布在直線兩側(cè)。

實驗結(jié)論：觀察得到①圖線為一條傾斜的直線。根

據(jù)畫出的v-t圖像求出小車運(yùn)動任意位置的加速度。

v10.7m/s0.4m/s2

a11.2m/s，

t10.3s0.05s

v21.0m/s0.7m/s2

a21.2m/s，

t20.5s0.3s

可得運(yùn)動的過程加速度不變即②小車的速度隨時間均勻增加，即小車在做勻加速直

線運(yùn)動。

教學(xué)設(shè)計說明：最終由圖像的走向得出實驗的結(jié)論。

做一做

用計算機(jī)繪制v-t圖像

借助常用的數(shù)表軟件，可以迅速、準(zhǔn)確地根據(jù)表中的數(shù)據(jù)作出v-t圖像，甚至能

夠?qū)懗鰣D像所代表的公式。下面一WPS表格軟件為例作簡要說明，有興趣的同學(xué)可以試

一試。

在WPS表格軟件工作簿的某一列的單元格中依次輸入測量時間，在相鄰的一列輸入

對應(yīng)的速度值。用鼠標(biāo)選中這些數(shù)據(jù)，按照“插入”中的“圖表”的提示就能一步步地

得到所畫的圖像。

操作過程中WPS會要求確定“圖表類型”，這時可以選擇“平滑散點圖”；還會出

現(xiàn)“添加趨勢線”的對話框，里面也有一個“類型”標(biāo)簽，其中有幾種可選擇的函數(shù)。

由于我們這個實驗的數(shù)據(jù)幾乎分布在一條直線上，所以應(yīng)該選擇“線性”類型。

教學(xué)設(shè)計說明：加強(qiáng)學(xué)生對參考系的理解。例3是毛主席的詩句，學(xué)生語文

剛學(xué)，在這里出現(xiàn)有利于調(diào)節(jié)課堂氣氛。使學(xué)生意識到學(xué)科之間也有點聯(lián)系，

能夠用物理知識看問題。加強(qiáng)愛國主義精神的教育。

〖板書設(shè)計〗

2.1實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律

一、實驗思路

二、進(jìn)行實驗（實驗步驟）

三、數(shù)據(jù)記錄（處理紙帶）

為了便于測量，舍掉紙帶開頭一些過于密集的點，找一個適當(dāng)?shù)狞c作為計時起點。

在紙帶起始端附近，取一個開始的計數(shù)點為0下面連續(xù)四個點為一個計數(shù)點。

四、數(shù)據(jù)分析

v-t圖像做法：通過觀察、思考，找出這些點的分布規(guī)律，讓盡可能多的點處在直

線上，不在直線上的點應(yīng)對稱地分布在直線兩側(cè)。

實驗結(jié)論：①圖線為一條傾斜的直線；

②小車的速度隨時間均勻增加，即小車在做勻加速直線運(yùn)動。

〖教學(xué)反思〗

1、對于紙帶的處理，學(xué)生疑惑的地方是為什么要舍去密集的點？我們可以說前面

密集的點測量會不準(zhǔn)確所以舍去，那就會有疑惑了，這樣的話后面的紙帶還能代表一整

個小車的運(yùn)動嗎。其實也是可以的，由部分推出整體這也是一種