高一物理课堂教案 2016年10月19日 课题§21实验:探究小车速度随时间的变化规律课型|探究型实验课(2课时) 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ⅴt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 教学 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 目 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 标 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 同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|教学重点 学 重/1.图象法研究速度随时间变化的规律 点|2,对运动的速度随时间变化规律的探究 点/2对实验数据的处理、规律的探究 教 学 方/究实验、讲授、讨论、练习 法 教 学学生电源、导线、打点计时器、小车、4个25g的钩码、一端带有滑轮的长木板、带 手|小钩的细线、纸带、刻度尺、坐标纸、多媒体课件、计算机 段
高一物理课堂教案 2016 年 10 月 19 日 课 题 §2.1 实验：探究小车速度随时间的变化规律 课 型 探究型实验课（2 课时） 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—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
教学活动 [新课导入] 今天我们开始学习第二章:《匀变速直线运动的研究》,那在学习之前呢我们先看 第二章标题上有一段话,是德国物理学家、量子论的奠基人普朗克【图片】说的,他 说:“物理定律不能单靠思维来获得,还应致力于观察和实验。那么,这句话是什么 意思呢?在古代,大约2000多年前,最早研究物理的其实并不是所谓的物理学家 也不是物理老师,更不是像大家一样的学生,那是什么职业的人在研究物理呢?对! 是哲学家,就是一些脑子爱胡思乱想的人。他们看到神奇美丽大自然多姿多彩的现象 后,不禁提出了这样那样的问题:比方说为什么会打雷下雨?为什么有春天夏天?但 是当时没有老师可以为他们解答。怎么办呢?这些问题在心里酝酿的久了,他们就开 始自己琢磨,得出了很多问题的经典解释。比方说:春秋时代的曾参【图片】就告诫 人们“天圆地方”【图片】,天似穹庐笼盖四野,天是圆的而地呢?是方形的。所以那 时人们出门不敢走太远,因为地是方形的,走的很远说不定就会掉下去!现在看起来 是不是很滑稽呀;不仅中国有这样的“空想家”,西方的古希腊也有。比方说,古希 腊的亚里士多德【图片】,认为重的物体应该比轻的物体下落的快,这是他经过长期 的观察与思考得出的,看似符合实际但其实也有问题 那么,我们看到以上的哲学家在研究问题时基本上都是处于这种状态【思考者图 片】对!基本上都是在思考,通过思考得出结论。这些结论在当时看来有“众人皆 我独醒”的意味,对社会的发展进步起到了一定积极意义。但是今天,当我们用和 的眼光对其再次审视时,却发现当时很多的“金科玉律”并不正确。为什么会出现这 样的现象呢?就是因为他们没有致力于观察和实验—一没有使用科学的研究方法 好!那么今天我们就要用一种科学的方法——“实验”来探究小车的速度随时间 的变化规律。现在我们没有实验器材,所以我们先来了解这个实验的原理 【课堂教学】 、进行实验 这个实验所需的器材:学生电源、导线、打点计时器、小车、4个25g 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、 计算机。 那么这些器材的用途是什么呢?大家看课本P31的图21-1。我们把附 有滑轮的长木板平放在实验桌上,将细绳绕过滑轮,下面挂上适当的钩码, 小车在钩码的牵引下运动。为了研究小车的速度随时间变化的规律,需要 把打点计时器固定在长木板上,把纸带穿过打点计时器,连在小车后面。 注意事项(提问形式,每个大组提3个问题) (1)把小车停在靠近打点计时器的位置? 为了:让小车有更大的运动空间,打出更多的点。以便准确、广泛 地研究规律。(赛跑时赛程选5米好还是10米好?5米刚起跑看不 出实力) (2)小车运动时要保持纸带与打点计时器平面、木板平行。同时要注意 调整滑轮高度,使拉车的线与木板平行 为了:减小拉力的变化?(纸带不平行会有摩擦力阻碍运动;容易 把纸带拉断:拉线不平行会摩擦阻碍运动 (3)牵引小车的钩码数要适当?以100g为宜。25g的钩码4个
教 学 活 动 [新课导入] 今天我们开始学习第二章：《匀变速直线运动的研究》，那在学习之前呢我们先看 第二章标题上有一段话，是德国物理学家、量子论的奠基人普朗克【图片】说的，他 说：“物理定律不能单靠思维来获得，还应致力于观察和实验。”那么，这句话是什么 意思呢？在古代，大约 2000 多年前，最早研究物理的其实并不是所谓的物理学家， 也不是物理老师，更不是像大家一样的学生，那是什么职业的人在研究物理呢？对！ 是哲学家，就是一些脑子爱胡思乱想的人。他们看到神奇美丽大自然多姿多彩的现象 后，不禁提出了这样那样的问题：比方说为什么会打雷下雨？为什么有春天夏天？但 是当时没有老师可以为他们解答。怎么办呢？这些问题在心里酝酿的久了，他们就开 始自己琢磨，得出了很多问题的经典解释。比方说：春秋时代的曾参【图片】就告诫 人们“天圆地方”【图片】，天似穹庐笼盖四野，天是圆的而地呢？是方形的。所以那 时人们出门不敢走太远，因为地是方形的，走的很远说不定就会掉下去！现在看起来 是不是很滑稽呀；不仅中国有这样的“空想家”，西方的古希腊也有。比方说，古希 腊的亚里士多德【图片】，认为重的物体应该比轻的物体下落的快，这是他经过长期 的观察与思考得出的，看似符合实际但其实也有问题。 那么，我们看到以上的哲学家在研究问题时基本上都是处于这种状态【思考者图 片】对！基本上都是在思考，通过思考得出结论。这些结论在当时看来有“众人皆醉 我独醒”的意味，对社会的发展进步起到了一定积极意义。但是今天，当我们用科学 的眼光对其再次审视时，却发现当时很多的“金科玉律”并不正确。为什么会出现这 样的现象呢？就是因为他们没有致力于观察和实验——没有使用科学的研究方法。 好！那么今天我们就要用一种科学的方法——“实验”来探究小车的速度随时间 的变化规律。现在我们没有实验器材，所以我们先来了解这个实验的原理。 【课堂教学】 一、进行实验 这个实验所需的器材：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、 计算机。 那么这些器材的用途是什么呢？大家看课本 P.31 的图 2.1-1。我们把附 有滑轮的长木板平放在实验桌上，将细绳绕过滑轮，下面挂上适当的钩码， 小车在钩码的牵引下运动。为了研究小车的速度随时间变化的规律，需要 把打点计时器固定在长木板上，把纸带穿过打点计时器，连在小车后面。 注意事项（提问形式，每个大组提 3 个问题）： （1） 把小车停在靠近打点计时器的位置？ 为了：让小车有更大的运动空间，打出更多的点。以便准确、广泛 地研究规律。（赛跑时赛程选 5 米好还是 10 米好？5 米刚起跑看不 出实力） （2） 小车运动时要保持纸带与打点计时器平面、木板平行。同时要注意 调整滑轮高度，使拉车的线与木板平行。 为了：减小拉力的变化？（纸带不平行会有摩擦力阻碍运动；容易 把纸带拉断：拉线不平行会摩擦阻碍运动。） （3） 牵引小车的钩码数要适当？以 100g 为宜。25g 的钩码 4 个
为了:钩码太多,小车加速度过大使纸带上点过少(西瓜拉钩码一 下就过去了,留下点迹太少,不足以探究规律); 钩码太少,小车加速度太小使一定时间内各段位移无太大差 别,致使误差增大(点太密集,不方便测量)。 (4)实验时应该先开启打点计时器电源再释放小车? 为了:国家的电力资源比较紧张?不是。为了记录下来小车运动的 所有点(否则会造成有效数据的缺失 打完一条纸带后,应该先断电源后取纸带? 为了:打点计时器是不能连续工作的仪器,用完后要先断电。 (5)释放小车后,用一只手在定滑轮一端准备接住小车? 为了:防止小车撞击定滑轮或者小车落地(实验室经常满地残骸 为了保护仪器)。 (6)取下纸带后,将所用钩码质量标注在纸带上,并给纸带编号? 为了:便于比较不同速度下小车的运动情况。 (7)测量长度时不要用短刻度尺分别测量相邻两个计数点的长度,最好 用长刻度尺对齐各计数点(不要移动尺子)读出各计数点间长度的 值 为了:避免误差的累积(但凡测量都是有误差的。不要小看这些误 差,千里之提毁于蚁穴,失之毫厘谬以千里。) (8)一般在纸带上每5个(隔4个)取一个计数点,即时间间隔 T=0.02*5=0.1s (9)长木板不能侧向倾斜,但是一端可以稍微高一些(一定注意度,人 说过犹不及,稍微高一些可以平衡摩擦力;垫太高就和西瓜一样)。 (10)本实验不需要弹簧测力计,不需要测量拉力的大小。 处理数据 注意事项: 为了:减少测量误差和便于计算 (1)起点:舍弃纸带开头一些过于密集的点迹,找一个适当的点作为计 时起点 (2)选点:选择相隔01s的若干计数点进行测量 选点方式:每5个“计时点”或者每隔4个“计时点”选一个“计 数点”。 ●●0●●● 计数点 计时点 计数点 (3)为了让小车速度有所改变以探究规律? 增减所挂砝码或者在小车上放置重物
为了：钩码太多，小车加速度过大使纸带上点过少（西瓜拉钩码一 下就过去了，留下点迹太少，不足以探究规律）； 钩码太少，小车加速度太小使一定时间内各段位移无太大差 别，致使误差增大（点太密集，不方便测量）。 （4） 实验时应该先开启打点计时器电源再释放小车？ 为了：国家的电力资源比较紧张？不是。为了记录下来小车运动的 所有点（否则会造成有效数据的缺失）。 打完一条纸带后，应该先断电源后取纸带？ 为了：打点计时器是不能连续工作的仪器，用完后要先断电。 （5） 释放小车后，用一只手在定滑轮一端准备接住小车？ 为了：防止小车撞击定滑轮或者小车落地（实验室经常满地残骸， 为了保护仪器）。 （6） 取下纸带后，将所用钩码质量标注在纸带上，并给纸带编号？ 为了：便于比较不同速度下小车的运动情况。 （7） 测量长度时不要用短刻度尺分别测量相邻两个计数点的长度，最好 用长刻度尺对齐各计数点（不要移动尺子）读出各计数点间长度的 值。 为了：避免误差的累积（但凡测量都是有误差的。不要小看这些误 差，千里之提毁于蚁穴，失之毫厘谬以千里。） （8） 一般在纸带上每 5 个（隔 4 个）取一个计数点，即时间间隔 T=0.02*5=0.1s （9） 长木板不能侧向倾斜，但是一端可以稍微高一些（一定注意度，人 说过犹不及，稍微高一些可以平衡摩擦力；垫太高就和西瓜一样）。 （10） 本实验不需要弹簧测力计，不需要测量拉力的大小。 二、处理数据 注意事项： 为了：减少测量误差和便于计算 （1） 起点：舍弃纸带开头一些过于密集的点迹，找一个适当的点作为计 时起点。 （2） 选点：选择相隔 0.1s 的若干计数点进行测量。 选点方式：每 5 个“计时点”或者每隔 4 个“计时点”选一个“计 数点”。 （3） 为了让小车速度有所改变以探究规律？ 增减所挂砝码或者在小车上放置重物
处理数据的步骤 (1)打出纸带以后啊,我们就要处理纸带上的数据啦。怎么处理呢?我 们知道最常见的数据处理方法是“计算列表法”。我们将纸带上各点 的速度计算出来以后呢,填入课本P31下面的表格之中。让同学们 在表格中记数据。 (2)但是,当数据间的数学关系比较复杂的时候,计算列表法就不容易 找出各物理量之间的内在关系。这时可以采用图像法一一—做出两物 理量关系的ⅵt图像(描点:将点群在图中表示,用×描点高大上) 三、做出速度时间图像 以速度ν为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系。我们在建系的时候: 坐标轴单位长度应该选取合适,使图像分布在坐标平面的中央面积上。根 据表中的v、t数据,在直角坐标系中描点。请9位同学在黑板上描点 通过观察,我们可以看到:描出的点基本呈一个直线的情况,大致能 在一条直线上。这时怎么办呢?同学们看书上P32页有个小黄方框,其中 说:“在科学中,为了描述实验中测量量之间的关系,先将其在坐标系中描 点,然后用一条平滑曲线(包括直线)拟合这些点。画图线时要使它两侧 的点数大致相同。” 这一段话的意思是让实验点尽量落在直线上或分布在直线两侧,让每 个有意义的点都发挥作用,取点群的平均位置是为了减少测量的偶然误差 让多的和少的误差正好抵消。 好,我们现在就请几位同学根据我们表格中的数据到黑板上来把我们 vt图像中的点群补充完整。 那么描出这些点后,我们就要画出vt图像来。怎么画呢?老师提供3 种方式。①把所有点连接起来,形成一条折线,大家看行不行?不行啊, 不符合我们的审美观;②有的同学为了好看啊,想描成一条直线,于是就 把点篡改了一下,把本身画不到直线上的点往直线上挪了挪,那么这种方 法也是不可取的,因为不尊重版权,作者很不高兴;③我们把各点拟合起 来,什么叫拟合呢?这个说道挺多的,大家看书上P32有个小黄框框。就 是要把尽量多的点画在直线上,画不到直线上的点怎么办?把他们均匀地 分布在直线的两侧,这样做是为了减小误差。我们不要强行把点画在直线 上,毕竟“强扭的瓜不甜。”落单的点我们把它们画在直线两侧。 好,我们看到同学们描出来的点的趋势大致呈一条直线。也就是说这 个图线的斜率是一定的。那么,在之前我们讲过vt图像中图线的斜率代表 的是物体运动的加速度。这里斜率一定,就说明小车运动的加速度是恒定 的,也就是说小车在做的是一个匀加速直线运动。(我们眼睛直观看出来 vt图线是一条直线;那么我们动脑经思考一下,知道直线的斜率是一定的, 我们像成功迈出了一小步;那么在vt图像中斜率一定意味着加速度是一定 的,我们向成功迈出看一大步已经很接近成功了;最后我们说加速度一定 的运动是什么样的运动呢?对!大家看这章的标题是匀加速直线运动。) t图线是 斜率恒定 条直线 (加速度恒定) 匀加速直线运动 好,我们这一章呢研究的是变速运动,那么匀变速直线运动就是最简
处理数据的步骤： （1） 打出纸带以后啊，我们就要处理纸带上的数据啦。怎么处理呢？我 们知道最常见的数据处理方法是“计算列表法”。我们将纸带上各点 的速度计算出来以后呢，填入课本 P.31 下面的表格之中。让同学们 在表格中记数据。 （2） 但是，当数据间的数学关系比较复杂的时候，计算列表法就不容易 找出各物理量之间的内在关系。这时可以采用图像法——做出两物 理量关系的 v-t 图像（描点：将点群在图中表示，用×描点高大上） 三、做出速度-时间图像 以速度 v 为纵轴、时间 t 为横轴建立直角坐标系。我们在建系的时候： 坐标轴单位长度应该选取合适，使图像分布在坐标平面的中央面积上。根 据表中的 v、t 数据，在直角坐标系中描点。请 9 位同学在黑板上描点。 通过观察，我们可以看到：描出的点基本呈一个直线的情况，大致能 在一条直线上。这时怎么办呢？同学们看书上 P.32 页有个小黄方框，其中 说：“在科学中，为了描述实验中测量量之间的关系，先将其在坐标系中描 点，然后用一条平滑曲线（包括直线）拟合这些点。画图线时要使它两侧 的点数大致相同。” 这一段话的意思是让实验点尽量落在直线上或分布在直线两侧，让每 个有意义的点都发挥作用，取点群的平均位置是为了减少测量的偶然误差， 让多的和少的误差正好抵消。 好，我们现在就请几位同学根据我们表格中的数据到黑板上来把我们 v-t 图像中的点群补充完整。 那么描出这些点后，我们就要画出 v-t 图像来。怎么画呢？老师提供 3 种方式。①把所有点连接起来，形成一条折线，大家看行不行？不行啊， 不符合我们的审美观；②有的同学为了好看啊，想描成一条直线，于是就 把点篡改了一下，把本身画不到直线上的点往直线上挪了挪，那么这种方 法也是不可取的，因为不尊重版权，作者很不高兴；③我们把各点拟合起 来，什么叫拟合呢？这个说道挺多的，大家看书上 P.32 有个小黄框框。就 是要把尽量多的点画在直线上，画不到直线上的点怎么办？把他们均匀地 分布在直线的两侧，这样做是为了减小误差。我们不要强行把点画在直线 上，毕竟“强扭的瓜不甜。”落单的点我们把它们画在直线两侧。 好，我们看到同学们描出来的点的趋势大致呈一条直线。也就是说这 个图线的斜率是一定的。那么，在之前我们讲过 v-t 图像中图线的斜率代表 的是物体运动的加速度。这里斜率一定，就说明小车运动的加速度是恒定 的，也就是说小车在做的是一个匀加速直线运动。（我们眼睛直观看出来 v-t 图线是一条直线；那么我们动脑经思考一下，知道直线的斜率是一定的， 我们像成功迈出了一小步；那么在 v-t 图像中斜率一定意味着加速度是一定 的，我们向成功迈出看一大步已经很接近成功了；最后我们说加速度一定 的运动是什么样的运动呢？对！大家看这章的标题是匀加速直线运动。） 好，我们这一章呢研究的是变速运动，那么匀变速直线运动就是最简
单的变速运动,它将为我们认识其他更复杂的变速运动创造条件。 那么既然说到最简单了,我们就来多说两句 运动的机械运动同直线运动匀速直线运动 共次 变速直线运动 景筒竿 匀变速直线 其中s代表简单,大s是最简单,小s是次简单 好,这就是贯穿我们运动学的家谱,一个结构图
单的变速运动，它将为我们认识其他更复杂的变速运动创造条件。 那么既然说到最简单了，我们就来多说两句： 其中 s 代表简单，大 s 是最简单，小 s 是次简单。 好，这就是贯穿我们运动学的家谱，一个结构图
作业 [布置作业 教材第33页“问题与练习”1,2,3 练习册47页自主测评、48页分层演练 板书设计 21实验:探究小车速度随时间变化的规律 进行实验 小车在重物作用下拖动纸带运动,打点计时器在纸带上打点 处理数据 用平均速度代替瞬时速度的方法得到各计数点的瞬时速度 作图象 描点连线作图后,得到的图象是一条倾斜的直线 教学后记
作 业 [布置作业] 教材第 33 页“问题与练习”1，2，3． 练习册 47 页自主测评、48 页分层演练 板 书 设 计 2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 进行实验 小车在重物作用下拖动纸带运动，打点计时器在纸带上打点 处理数据 用平均速度代替瞬时速度的方法得到各计数点的瞬时速度 作图象 描点连线作图后，得到的图象是一条倾斜的直线 教 学 后 记