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匀变速直线运动的研究
实验：探究小车速度随时间变化的规律
教学目标：
知识与技能
1
．根据相关实验器材，设计实验并熟练操作．
2
．会运用已学知识处理纸带，求各点瞬时速度．
3
．会用表格法处理数据，并合理猜想．
4
．巧用
v
< br>—
t
图象处理数据，观察规律．
5
．掌握画图象的一般方法，并能用简洁语言进行阐述．
过程与方法
1
．初步学习根据实验要求设计实验，完成某种规律的
探究方法．
2
．对打出的纸带，会用近似的方法得出各点的瞬时速度．
3
．初步学会根据实验数据进行猜测、探究、发现规律
的探究方法．
4
．认识数学
化繁为简的工具作用，直观地运用物理图象展现规律，验证规律．
5
．通过实验探究过程，进一步熟练打点计时器的应用
，体验瞬时速度的求解方法．
情感态度与价值观
1
．通过对小车运动的设计，培养学生积极主动思考问题的习惯，并锻炼其思考的全面
性、准确性与逻辑性．
2
．通过对纸带的处理、实验数据的图象展现，培养学生实事求是的科学态度，能使学
< br>生灵活地运用科学方法来研究问题、解决问题、提高创新意识．
3
．在对实验数据的猜测过程中，提高学生合作探究能力．
4
．在对现象规律的语言阐述中，提高了学生的语言表
达能力，还体现了各学科之间的
系，可引申到各事物间的关联性，使自己融入社会．
5
．通过经历实验探索过程，体验运动规律探索的方法．
教学重点、难点：
教学重点：
1
．图象法研究速度随时间变化的
规律．
2
．对运动的速度随时间变化规律的探究
教学难点：
1
．各点瞬时速度的计算．
2
．对实验数据的处理、规律的探究．
教学方法：
探究实验、讲授、讨论、练习
教学手段：
教具准备
学生电源、导线、打点计时
器、小车、
4
个
25 g
的钩码、一端带有滑轮的长木板、带小钩
的细线、纸带、刻度尺、坐标纸、多
媒体课件、计算机
课时安排：
实验课（
2
课时）
教学过程：
[
新课导入
]
(
课件展示
)
下列语言表述中提及的运动情景．
师：物体的运动通常是比较复杂的．
放眼所见，
物体的运动规律各不相同．
在生活中，
人们跳远助跑、
水中嬉戏、
驾车行驶、
高山滑雪；在自然界里，雨点下落、鸽子飞翔、猎豹捕食、蜗牛爬行、蚂蚁搬
家……这些运
动中都有速度的变化．
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呢
?
要
想探究一个物体随时间变化的规律，
必须知道物体在一系列不同时刻的速度．
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．
[
新课教学
]
一、进行实验
[
讨论与交流
]
进行实验前，让学生
先回顾上一章是怎样使用打点计时器的，讨论后回答．
生
1
：把打点计时器固定好，装好纸带
．开启电源，手水平地拉动纸带，纸带上就会打出一
行小点．
生
2
：不，老师，他忘了及时关闭电源．
师：对，千万别忘了及时关闭电源．这样做的好处是什么
?
为什么要这样做
?
生<
/p>
3
：为了节省电能，因为国家电力能源紧张．
生
4
< br>：不，因为打点计时器是按间歇工作设计的，所以长期工作可能会因线圈发热而损
坏．这样做是为了保护打点计时器．
师：好，大家根据以前的经验，阅读课本第
34
页“进
行实验”标题下的两段文字后分
组进行讨论实验方案．
让学生自己设计好实验，井口头阐述相关实验器材及步骤．
生：实验中需要的器材应该有：附有滑轮的长木板，小
车，带小钩的细线，钩码，打点
计时器，纸带，刻度尺，学生电源，导线等．
生：
我们是在
钩码的牵引下让小车运动的，
为了研究小车的速度随时间变化的规律，
< br>需
要把打点计时器固定在长木板上．让小车拖动纸带
运动
，然后我们再研究所打纸带上的点，
从而得出小车的运动情况．
生：为了得到打点清晰、较好的纸带，我们最好是多打
几条纸带．
生：我们分别选
两个、三个、四个钩码来牵引小车，看小车的运动快慢情况，速度的变
化情况．
教师及时评价学生的讨论结
果，适时指出不当之处，肯定学生的创新和正确的地方．
教师课件投影参考实验过程．
投影展示的内容
实验过程参考提示：
1
．把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上，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
．把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂
上合适的钩码，启动电源，然后
放开小车，让小车拖着纸带运动，打完一条后立即关闭电
源．
3
．换上新纸带，重复操作三次．
引导学生熟练地摆好器材，
进行合理、准确的操作，
得到一条点迹清晰的纸带．学生进
行实验，老师巡回指导，引导学生“三思
而后行”
，注意实验逻辑性、合理性及其相关注意
事项，
而且确保准确，并巡视全场，
对出现的问题予以及时纠正．
帮助实力较弱的小组实现
实验．
学生进行实验操作，
注意把实
验过程和已学过的“练习使用打点计时器”相对比，
及时
提出问
题．
点评：
(1)
在动手操作之前，可以让学生先在头脑中实验，提前思考实验顺序和注意
事
项；保证操作的顺利进行．
(2)
和已学实验进行对比，使学生很好地应
用了比较法，且有
助于加深记忆．
(3)
对学生出现的
问题，可拿出来让全班
同学参与解决，比如：
“有的同学先松手
，再开打
点计时器电源；
有的同学则反之．哪种好
?
为什么
?
”这样让学生参
与讨论，
调动学生思考的
积极性和主动性．
二、处理数据
师：我们
通过打点计时器得到了若干条纸带，采集了第一手资料，面对打出的纸带如何研
究小车的运动呢
?
接下来我们采集数据，处理数据．<
/p>
学生讨论怎样选择纸带，如何测量数据，如何设计表格，填写数
据．
[
课堂交流
]
生
1
：要选择一条最清晰的纸带．
生
2
：开始
的几个点不清晰，该怎么测啊
!
生
3
：我建
议舍去这几个点算了．
生
4
：对啊，计时起点是人为选取的，我们可以找一清晰的点开始当作计时
的起点．
教师及时评论学生的讨论，肯定学生的成绩．
师：我们可以选一个清晰的点作为计时的起点．还可以选择计
数点，建议你们在测量前每
五个点选一个计数点．
学生实时测量，教师巡回指导，指出学生中出现的问题．
师：大家在测量时，我建议你们在选好计时起点后，测量以后
的各个计数点与这个计时起
点的距离．大家想想，这样做，有什么好处
< br>?
生：我们是每两个计数点间就测量一个数据．这不是一样吗
?
师：我说的就是你这种做法是合适的，大家就此讨论．
生：他这样做是每次都要挪动刻度尺，测出每两个点间的距离
，而我的做法与老师您说的
一样，我感觉这样能减少测量误差．
学生测量数据，记录结果．
教师引导学生学会计算各点瞬时速度的方法和表格处理方法．
师：大家想想怎样计算计数点的瞬时速度．
< br>生：
测量包含某个所研究的点在内的一段时间内的位移△
x
，
同时找出对应的时间△
t
，
根据
v=
Δ
x/
Δ
t
算出该点附近
的平均速度，把它当作计时器打下这个点时的瞬时速度．
生：
我们这个小组是选了相邻三个计数点间的间隔为研究对象，根据测量结果算出这两个
o.
1s
内的距离△
x
，
< br>把
v=
Δ
x/
< br>Δ
t
算出的平均速度近似当作这三个点中的中间点的瞬时
速度．
师：大家可以参考按他说的做，这在近似计算来看，还
是个很好的方法。
学生算出各个计数点的瞬时速度，并填人自己设计的表格中．
教师课件投影参考提示：投影展示的内容
(
接上次投影中的三条
)
参考提示：
4
．
选择所打纸带中最清晰的一条，
舍掉开头一些过于密集的
点，
找一个适当的点当作计时
起点．
5
．
选择相隔
o.1
s
，
即中间空四个点的时间间隔的若干计数点进行测量
，
把数据填入表格．
6
．计算各点的瞬时速度，填人自己设计的表格中，可参考课本第
34
页表格．
三
.
作出速度一时间图象
师：有了原始数据，确定运动规律的最好办法是作速度一时间
图象，这样具体的运动规律
才能更直观地显现出来．
[
讨论与交流
]
学生回顾上一章中描画手拉纸带的速度一时间图象的情景，讨
论如何在本次实验中描点、
连线．
生：以时间
t
为横轴、速度
v
为纵轴，建立坐标系，把刚才所填表格中的各点在速度一时
间坐标系中描出，
师：
要注意选择合适的标度哟
!
否则，
作后看看你的图与别人的有什么不同
?(
要
使图象尽量
分布在坐标平面的大部分面积
)
师：请同学们注意观察和思考你所描画的这些点的分布规律．
生
1
：我看
描出的这些点都大致落在一条直线上。
生
2
：我们的也是．
师：我们是用折线连呢，还是怎样连
?
生：
不能用折线连，
速度的实际变化应该是比较平滑的，
所以，
要用一条平
滑的曲线来
“拟
合”这些点，这样曲线反映的规律应该与实际情
况更接近．
师：在连线时，还要注意使连线两侧的点数大致相同．
学生连线，教师指导，随时回答学生可能提出的问题．
生：我们这儿出现了有一个点明显偏离绝大部分点所在的直线
．那该怎么办呢
?
师：这个问题很典型，大家对此进行一下讨论．
生：大概是那一瞬时小车的速度瞬时突变了．
生：我看小车的运动快慢还是比较均匀的，那一点的速度值可
能是测量或计算出了问题．
师：
如果
一旦出现明显偏离较大的点，
我们可以认为是测量误差过大、
测
量中出现偏差所造
成的。可以将这个点视为无效点。
生：那这个点我们就可以擦去不用了．
师：不是的，这个点我们要仍然保留在坐标纸上，因为我们要
尊重实验事实，这毕竟是我
们的第一手资料，是原始数据．
教师在与学生交流的过程中体现科学探究要尊重实验事实的严
谨科学态度。
[
课堂探究
]
展示问题：怎样根据所画的速度一时间图象求加速度
?
生
1
：从所
画的图象中取两个点，找到它们的纵横坐标
(t1
，
v1)
、
(t2
，
v2)
，然后代人公
式
a=
△
v/
△
t =
（
v2-v1
）
/
（
t2-t1
）
生
2
：我们在找这两
个点的时候还可以充分利用已测的数据、已描画的点的坐标，直接代入
公式就行了．
师：上面两位同学的讨论，是大家很容
易犯的错误．请大家想想看，如果我们仍贪图方便
还取已测得的表格中的数据点来求加速
度，
那么我们就没必要作图了，
直接从表格中找两个
数据代人公式算不就行了吗
?
或者我们也根本不需
要测那么多的数据，只测量两组数就够
了．这样就失去了作图的意义．
< br>
师：我们求加速度的方法有两个，一个是公式法，可
以直接用两组数据代入公式；另一个
就是我们今天的图象法．
师：
我们可以任意选两个间隔较远的
点，
找出它们的坐标值
(
注意这两个点
不能是我们表格
中已测得的点
)
，然后
再把的它们的坐标值代人到公式
a=
△
v/
△
t
=
（
v2-v1
）
/
（
t2-t1
）中，
求出加速度，
就能更详细地知道物体的运动情况．
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