高一物理 2.1《實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間的變化規(guī)律》教案

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111 年 月 日 課 題 2.1實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間的變化規(guī)律 課時(shí)1 課 型 實(shí)驗(yàn)課（2課時(shí)） 教 學(xué) 目 標(biāo) 知識(shí)與技能 1．根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并熟練操作． 2．會(huì)運(yùn)用已學(xué)知識(shí)處理紙帶，求各點(diǎn)瞬時(shí)速度． 3．會(huì)用表格法處理數(shù)據(jù)，并合理猜想． 4．巧用v—t圖象處理數(shù)據(jù)，觀察規(guī)律． 5．掌握畫圖象的一般方法，并能用簡潔語言進(jìn)行闡述． 過程與方法 1．初步學(xué)習(xí)根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，完成某種規(guī)律的探究方法． 2．對(duì)打出的紙帶，會(huì)用近似的方法得出各點(diǎn)的瞬時(shí)速度． 3．初步學(xué)會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行猜測(cè)、探究、發(fā)現(xiàn)規(guī)律的探究方法． 4．認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué)化繁為簡的工具作用，直觀地運(yùn)用物理圖象展現(xiàn)規(guī)律，驗(yàn)證規(guī)律． 5．通過實(shí)驗(yàn)探究過程，進(jìn)一步熟練打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的應(yīng)用，體驗(yàn)瞬時(shí)速度的求解方法． 情感態(tài)度與價(jià)值觀 1．通過對(duì)小車運(yùn)動(dòng)的設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生積極主動(dòng)思考問題的習(xí)慣，并鍛煉其思考的全面性、準(zhǔn)確性與邏輯性． 2．通過對(duì)紙帶的處理、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的圖象展現(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，能使學(xué)生靈活地運(yùn)用科學(xué)方法來研究問題、解決問題、提高創(chuàng)新意識(shí)． 3．在對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的猜測(cè)過程中，提高學(xué)生合作探究能力． 4．在對(duì)現(xiàn)象規(guī)律的語言闡述中，提高了學(xué)生的語言表達(dá)能力，還體現(xiàn)了各學(xué)科之間的系，可引申到各事物間的關(guān)聯(lián)性，使自己融入社會(huì)． 5．通過經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探索過程，體驗(yàn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律探索的方法． 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) 教學(xué)重點(diǎn)： 1．圖象法研究速度隨時(shí)間變化的規(guī)律． 2．對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度隨時(shí)間變化規(guī)律的探究 教學(xué)難點(diǎn)： 1．各點(diǎn)瞬時(shí)速度的計(jì)算． 2．對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理、規(guī)律的探究． 教學(xué)方法 探究實(shí)驗(yàn)、講授、討論、練習(xí) 教學(xué)手段 教具準(zhǔn)備 學(xué)生電源、導(dǎo)線、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、小車、4個(gè)25 g的鉤碼、一端帶有滑輪的長木板、帶小鉤的細(xì)線、紙帶、刻度尺、坐標(biāo)紙、多媒體課件、計(jì)算機(jī) 教 學(xué) 活 動(dòng) [新課導(dǎo)入] (課件展示)下列語言表述中提及的運(yùn)動(dòng)情景． 師：物體的運(yùn)動(dòng)通常是比較復(fù)雜的． 放眼所見，物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律各不相同．在生活中，人們跳遠(yuǎn)助跑、水中嬉戲、駕車行駛、高山滑雪；在自然界里，雨點(diǎn)下落、鴿子飛翔、獵豹捕食、蝸牛爬行、螞蟻搬家……這些運(yùn)動(dòng)中都有速度的變化． 物體的速度變化存在規(guī)律嗎?怎樣探索復(fù)雜運(yùn)動(dòng)蘊(yùn)含的規(guī)律呢? 要想探究一個(gè)物體隨時(shí)間變化的規(guī)律，必須知道物體在一系列不同時(shí)刻的速度．直接測(cè)量瞬時(shí)速度是比較困難的，我們可以借助打點(diǎn)計(jì)時(shí)器先記錄物體在不同時(shí)刻的位置，再通過對(duì)紙帶的分析、計(jì)算得到各個(gè)時(shí)刻的瞬時(shí)速度． [新課教學(xué)] 一、進(jìn)行實(shí)驗(yàn) [討論與交流] 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前，讓學(xué)生先回顧上一章是怎樣使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的，討論后回答． 生1：把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定好，裝好紙帶．開啟電源，手水平地拉動(dòng)紙帶，紙帶上就會(huì)打出一行小點(diǎn)． 生2：不，老師，他忘了及時(shí)關(guān)閉電源． 師：對(duì)，千萬別忘了及時(shí)關(guān)閉電源．這樣做的好處是什么?為什么要這樣做? 生3：為了節(jié)省電能，因?yàn)閲译娏δ茉淳o張． 生4：不，因?yàn)榇螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器是按間歇工作設(shè)計(jì)的，所以長期工作可能會(huì)因線圈發(fā)熱而損壞．這樣做是為了保護(hù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器． 師：好，大家根據(jù)以前的經(jīng)驗(yàn)，閱讀課本第34頁“進(jìn)行實(shí)驗(yàn)”標(biāo)題下的兩段文字后分組進(jìn)行討論實(shí)驗(yàn)方案． 讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)，并口頭闡述相關(guān)實(shí)驗(yàn)器材及步驟． 生：實(shí)驗(yàn)中需要的器材應(yīng)該有：附有滑輪的長木板，小車，帶小鉤的細(xì)線，鉤碼，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，紙帶，刻度尺，學(xué)生電源，導(dǎo)線等． 生：我們是在鉤碼的牽引下讓小車運(yùn)動(dòng)的，為了研究小車的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律，需要把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長木板上．讓小車拖動(dòng)紙帶運(yùn)動(dòng)，然后我們?cè)傺芯克蚣垘系狞c(diǎn)，從而得出小車的運(yùn)動(dòng)情況． 生：為了得到打點(diǎn)清晰、較好的紙帶，我們最好是多打幾條紙帶． 生：我們分別選兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)鉤碼來牽引小車，看小車的運(yùn)動(dòng)快慢情況，速度的變化情況． 教師及時(shí)評(píng)價(jià)學(xué)生的討論結(jié)果，適時(shí)指出不當(dāng)之處，肯定學(xué)生的創(chuàng)新和正確的地方． 教師課件投影實(shí)驗(yàn)過程和注意細(xì)節(jié)并播放視頻拱參考。 投影展示的內(nèi)容 實(shí)驗(yàn)過程參考提示： 1．把一端附有滑輪的長木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長木板上遠(yuǎn)離滑輪的一端，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，啟動(dòng)電源，然后放開小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打完一條后立即關(guān)閉電源． 3．換上新紙帶，重復(fù)操作三次． 引導(dǎo)學(xué)生熟練地?cái)[好器材，進(jìn)行合理、準(zhǔn)確的操作，得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶．學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，老師巡回指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生“三思而后行”，注意實(shí)驗(yàn)邏輯性、合理性及其相關(guān)注意事項(xiàng)，而且確保準(zhǔn)確，并巡視全場(chǎng)，對(duì)出現(xiàn)的問題予以及時(shí)糾正．幫助實(shí)力較弱的小組實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)． 學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，注意把實(shí)驗(yàn)過程和已學(xué)過的“練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器”相對(duì)比，及時(shí)提出問題． 點(diǎn)評(píng)：(1)在動(dòng)手操作之前，可以讓學(xué)生先在頭腦中實(shí)驗(yàn)，提前思考實(shí)驗(yàn)順序和注意事項(xiàng)；保證操作的順利進(jìn)行． (2)和已學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比，使學(xué)生很好地應(yīng)用了比較法，且有助于加深記憶． (3)對(duì)學(xué)生出現(xiàn)的問題，可拿出來讓全班同學(xué)參與解決，比如：“有的同學(xué)先松手，再開打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源；有的同學(xué)則反之．哪種好?為什么?”這樣讓學(xué)生參與討論，調(diào)動(dòng)學(xué)生思考的積極性和主動(dòng)性． 二、處理數(shù)據(jù) 師：我們通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器得到了若干條紙帶，采集了第一手資料，面對(duì)打出的紙帶如何研究小車的運(yùn)動(dòng)呢?接下來我們采集數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)． 學(xué)生討論怎樣選擇紙帶，如何測(cè)量數(shù)據(jù)，如何設(shè)計(jì)表格，填寫數(shù)據(jù)． [課堂交流] 生1：要選擇一條最清晰的紙帶． 生2：開始的幾個(gè)點(diǎn)不清晰，該怎么測(cè)啊! 生3：我建議舍去這幾個(gè)點(diǎn)算了． 生4：對(duì)啊，計(jì)時(shí)起點(diǎn)是人為選取的，我們可以找一清晰的點(diǎn)開始當(dāng)作計(jì)時(shí)的起點(diǎn)． 教師及時(shí)評(píng)論學(xué)生的討論，肯定學(xué)生的成績． 師：我們可以選一個(gè)清晰的點(diǎn)作為計(jì)時(shí)的起點(diǎn)．還可以選擇計(jì)數(shù)點(diǎn)，建議你們?cè)跍y(cè)量前每五個(gè)點(diǎn)選一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)． 學(xué)生實(shí)時(shí)測(cè)量，教師巡回指導(dǎo)，指出學(xué)生中出現(xiàn)的問題． 師：大家在測(cè)量時(shí)，我建議你們?cè)谶x好計(jì)時(shí)起點(diǎn)后，測(cè)量以后的各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)與這個(gè)計(jì)時(shí)起點(diǎn)的距離．大家想想，這樣做，有什么好處? 生：我們是每兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間就測(cè)量一個(gè)數(shù)據(jù)．這不是一樣嗎? 師：我說的就是你這種做法是合適的，大家就此討論． 生：他這樣做是每次都要挪動(dòng)刻度尺，測(cè)出每兩個(gè)點(diǎn)間的距離，而我的做法與老師您說的一樣，我感覺這樣能減少測(cè)量誤差． 學(xué)生測(cè)量數(shù)據(jù)，記錄結(jié)果． 教師引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)計(jì)算各點(diǎn)瞬時(shí)速度的方法和表格處理方法． 師：大家想想怎樣計(jì)算計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度． 生：測(cè)量包含某個(gè)所研究的點(diǎn)在內(nèi)的一段時(shí)間內(nèi)的位移△x，同時(shí)找出對(duì)應(yīng)的時(shí)間△t，根據(jù)v=Δx/Δt算出該點(diǎn)附近的平均速度，把它當(dāng)作計(jì)時(shí)器打下這個(gè)點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度． 生：我們這個(gè)小組是選了相鄰三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的間隔為研究對(duì)象，根據(jù)測(cè)量結(jié)果算出這兩個(gè)o.1s內(nèi)的距離△x，把v=Δx/Δt算出的平均速度近似當(dāng)作這三個(gè)點(diǎn)中的中間點(diǎn)的瞬時(shí)速度． 師：大家可以參考按他說的做，這在近似計(jì)算來看，還是個(gè)很好的方法。 學(xué)生算出各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度，并填人自己設(shè)計(jì)的表格中． 教師課件投影參考提示：投影展示的內(nèi)容(接上次投影中的三條) 參考提示： 4．選擇所打紙帶中最清晰的一條，舍掉開頭一些過于密集的點(diǎn)，找一個(gè)適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)當(dāng)作計(jì)時(shí)起點(diǎn)． 5．選擇相隔o.1 s，即中間空四個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔的若干計(jì)數(shù)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，把數(shù)據(jù)填入表格． 6．計(jì)算各點(diǎn)的瞬時(shí)速度，填人自己設(shè)計(jì)的表格中，可參考課本第34頁表格． 三.作出速度一時(shí)間圖象 師：有了原始數(shù)據(jù)，確定運(yùn)動(dòng)規(guī)律的最好辦法是作速度一時(shí)間圖象，這樣具體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律才能更直觀地顯現(xiàn)出來． [討論與交流] 學(xué)生回顧上一章中描畫手拉紙帶的速度一時(shí)間圖象的情景，討論如何在本次實(shí)驗(yàn)中描點(diǎn)、連線． 生：以時(shí)間t為橫軸、速度v為縱軸，建立坐標(biāo)系，把剛才所填表格中的各點(diǎn)在速度一時(shí)間坐標(biāo)系中描出， 師：要注意選擇合適的標(biāo)度喲!否則，作后看看你的圖與別人的有什么不同?(要使圖象盡量分布在坐標(biāo)平面的大部分面積) 師：請(qǐng)同學(xué)們注意觀察和思考你所描畫的這些點(diǎn)的分布規(guī)律． 生1：我看描出的這些點(diǎn)都大致落在一條直線上。 生2：我們的也是． 師：我們是用折線連呢，還是怎樣連? 生：不能用折線連，速度的實(shí)際變化應(yīng)該是比較平滑的，所以，要用一條平滑的曲線來“擬合”這些點(diǎn)，這樣曲線反映的規(guī)律應(yīng)該與實(shí)際情況更接近． 師：在連線時(shí)，還要注意使連線兩側(cè)的點(diǎn)數(shù)大致相同． 學(xué)生連線，教師指導(dǎo)，隨時(shí)回答學(xué)生可能提出的問題． 生：我們這兒出現(xiàn)了有一個(gè)點(diǎn)明顯偏離絕大部分點(diǎn)所在的直線．那該怎么辦呢? 師：這個(gè)問題很典型，大家對(duì)此進(jìn)行一下討論． 生：大概是那一瞬時(shí)小車的速度瞬時(shí)突變了． 生：我看小車的運(yùn)動(dòng)快慢還是比較均勻的，那一點(diǎn)的速度值可能是測(cè)量或計(jì)算出了問題． 師：如果一旦出現(xiàn)明顯偏離較大的點(diǎn)，我們可以認(rèn)為是測(cè)量誤差過大、測(cè)量中出現(xiàn)偏差所造成的?？梢詫⑦@個(gè)點(diǎn)視為無效點(diǎn)。 生：那這個(gè)點(diǎn)我們就可以擦去不用了． 師：不是的，這個(gè)點(diǎn)我們要仍然保留在坐標(biāo)紙上，因?yàn)槲覀円鹬貙?shí)驗(yàn)事實(shí)，這畢竟是我們的第一手資料，是原始數(shù)據(jù)． 教師在與學(xué)生交流的過程中體現(xiàn)科學(xué)探究要尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí)的嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)態(tài)度。 [課堂探究] 展示問題：怎樣根據(jù)所畫的速度一時(shí)間圖象求加速度? 生1：從所畫的圖象中取兩個(gè)點(diǎn)，找到它們的縱橫坐標(biāo)(t1，v1)、(t2，v2)，然后代人公式a=△v/△t =（v2-v1）/（t2-t1） 生2：我們?cè)谡疫@兩個(gè)點(diǎn)的時(shí)候還可以充分利用已測(cè)的數(shù)據(jù)、已描畫的點(diǎn)的坐標(biāo)，直接代入公式就行了． 師：上面兩位同學(xué)的討論，是大家很容易犯的錯(cuò)誤．請(qǐng)大家想想看，如果我們?nèi)载潏D方便還取已測(cè)得的表格中的數(shù)據(jù)點(diǎn)來求加速度，那么我們就沒必要作圖了，直接從表格中找兩個(gè)數(shù)據(jù)代人公式算不就行了嗎?或者我們也根本不需要測(cè)那么多的數(shù)據(jù)，只測(cè)量兩組數(shù)就夠了．這樣就失去了作圖的意義． 師：我們求加速度的方法有兩個(gè)，一個(gè)是公式法，可以直接用兩組數(shù)據(jù)代入公式；另一個(gè)就是我們今天的圖象法． 師：我們可以任意選兩個(gè)間隔較遠(yuǎn)的點(diǎn)，找出它們的坐標(biāo)值(注意這兩個(gè)點(diǎn)不能是我們表格中已測(cè)得的點(diǎn))，然后再把的它們的坐標(biāo)值代人到公式a=△v/△t =（v2-v1）/（t2-t1）中，求出加速度，就能更詳細(xì)地知道物體的運(yùn)動(dòng)情況． 學(xué)生根據(jù)教師指導(dǎo)求出小車運(yùn)動(dòng)的加速度，用自己的語言描述小車的運(yùn)動(dòng)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律． 生1：小車速度隨時(shí)間逐漸增大． 生2：相同時(shí)間里，速度增量相同． 生3：速度跟時(shí)間成正比． 生4：小車做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大小是2.1 m／s2． 師：同學(xué)們的描述都是不錯(cuò)的，有的定性說明，有的定量表述．總之，小車的運(yùn)動(dòng)速度隨著時(shí)間的變化在均勻地增大，我們可以用圖象法定量求出它的加速度． 點(diǎn)評(píng)：這里答案不唯一，應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生大膽表達(dá)，對(duì)正確的地方表揚(yáng)，不合適的地方應(yīng)引導(dǎo)、糾正，這樣才能使學(xué)生加深印象，培養(yǎng)良好的思維習(xí)慣，提高創(chuàng)新意識(shí)，開闊思維． [課堂交流] 師：下面我用計(jì)算機(jī)繪制速度一時(shí)間圖象，演示給大家看，大家有機(jī)會(huì)可以到微機(jī)室或家中電腦前親自體驗(yàn)一下喲! 觀察計(jì)算機(jī)作圖，了解計(jì)算機(jī)作圖的優(yōu)越性． 教師用Excel軟件演示作v—t圖. 學(xué)生認(rèn)真觀察、體會(huì)并和手工作圖加以對(duì)比，爭(zhēng)取課下獨(dú)立完成． 演示過程與方法：打開Excel工作簿可以看到行和列，行號(hào)用1、2、3……表示；列號(hào)用A、B、C……表示．將自變量時(shí)間的數(shù)值從某一單元格開始輸入，在同一列中將其他時(shí)間值一一輸入．在相鄰的右側(cè)一列中將速度值一一輸入，注意速度值要與時(shí)間值相對(duì)應(yīng)．也可以在同一行中依次輸入時(shí)間和速度，下一行中再次輸入第二組時(shí)間和速度，直至全部輸入完畢．用鼠標(biāo)選中這些數(shù)據(jù)．再用鼠 標(biāo)左鍵單擊“圖表向?qū)А卑粹o，出現(xiàn)“圖表類型”窗口，選“散點(diǎn)圖”，選“確定”按鈕，彈出“圖表標(biāo)題輸入框”，輸入相應(yīng)的字符后選“下一步”按鈕，直到“完成”．出現(xiàn)由點(diǎn)組成的圖表，用鼠標(biāo)右鍵單擊繪圖區(qū)中任何一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，出現(xiàn)下拉式菜單，選“添加趨勢(shì)線”，彈出“添加趨勢(shì)線”窗口，選擇“線性”趨勢(shì)；打開該窗口的“選項(xiàng)”，對(duì)其中“顯示公式”左側(cè)的小方格用鼠標(biāo)左鍵單擊出現(xiàn)“√”號(hào)后，按“確定”．則圖表框中出現(xiàn)一條直線，這就是經(jīng)過計(jì)算機(jī)做最佳“擬合”后的?！獔D象，并顯示出一個(gè)表明該圖象的函數(shù)式． 點(diǎn)評(píng)：學(xué)生每人一機(jī)，可能有的學(xué)校條件不具備，但教師用機(jī)基本能實(shí)現(xiàn)，因此這兒作一演示，有計(jì)算機(jī)的學(xué)生課下可自行完成，對(duì)微機(jī)學(xué)習(xí)也是一個(gè)促進(jìn)，沒有條件的學(xué)生也可以增強(qiáng)感觀認(rèn)識(shí)，同時(shí)還能提高學(xué)生的興趣，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性． [實(shí)驗(yàn)結(jié)論] 小車的速度隨時(shí)間的增加而均勻增加 小車速度隨時(shí)間逐漸增大；相同時(shí)間里，速度增量相同；成正比…… 。。。。。。 [小結(jié)] 學(xué) 生 活 動(dòng) 作 業(yè) [布置作業(yè)] 教材第36頁“問題與練習(xí)”． 板 書 設(shè) 計(jì) 2.1實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律 進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 小車在重物作用下拖動(dòng)紙帶運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打點(diǎn) 處理數(shù)據(jù) 用平均速度代替瞬時(shí)速度的方法得到各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度 作圖象 描點(diǎn)連線作圖后，得到的圖象是一條傾斜的直線 教 學(xué) 后 記 111