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实验探究小车速度随时间变化的规律 （1）实验目标 要求学生在学会打点计时器的使用、纸带数据处理、测瞬时速度以及速度—时间图象的基础上，运用这些知识和技能探究小车速度随时间变化的规律。体现通过实验探究培养学生学习物理和研究物理问题的方法，学习寻找规律的方法。 （2）仪器和器材 ①附有滑轮的长木板；②小车；③带小钩的细线；④25 g的钩码3个，也可以用50 g的钩码。或用沙子和小桶代替钩码，用弹簧秤或天平称量⑤打点计时器；⑥纸带；⑦刻度尺；⑧学生电源、导线。 （3）注意事项 ① 打点计时器纸带限位器要与长木板纵轴位置对齐再固定在长木板上，使纸带、小车、拉线和定滑轮在一条直线上。小车要选择在木板上运动不跑偏或跑偏较小的车。 ② 牵引小车的钩码以100 g以内为宜。若用到150 g以上，则纸带上打出的点数不能满足以0．1 s为计数点取6组数值的要求。解决办法： ·用小沙桶替代钩码。沙桶及沙的质量在40～100 g之间取三种不同质量，可用托盘天平称量沙桶和沙子。 ·若用50 g钩码，取至150 g时打出的纸带计数点之间的时间间隔可减小至0．08 s或0．06 s，可以满足6组以上数据的要求。 ·为防钩码落地损伤钩码，可在地面铺泡沫塑料垫。小沙桶可选择能装100 g以上砂子的带盖塑料瓶。 图2－1 ③ 在小车后面安装纸带的方法如图2-1所示。使小车运动时保持纸带与打点计时器平面、木板平行，减少摩擦力影响。注意调整滑轮高度，使拉车的线与木板平行，减少拉力的变化。 ④ 开启电源，待打点计时器工作稳定后释放小车，同时用一只手在定滑轮一端准备接住小车，防止小车撞击定滑轮，防止小车落地。即使安装了防撞挡板，也要防止小车落地。关断电源后再取纸带，取下纸带后，将所用钩码质量标注在纸带上，并给纸带编号。 ⑤ 纸带上的点先取零点和计数点进行编号再测距离。测量长度时不要用短刻度尺分别测量相邻两个计数点间的长度，最好用长刻度尺对齐各计数点（不移动尺子）读出各计数点间长度值，避免测量误差的积累。 ⑥ 在坐标纸上画v-t图象时，注意坐标轴单位长度的选取，使图象分布在坐标平面的大部分面积。 （4）教学中的几点考虑 ① 复习前一章实验中打点计时器使用方法和注意事项，以及测量瞬时速度的方法。 ② 打出纸带后处理数据，要让学生讨论课文中“舍掉开头－些过于密集的点子，为了便于测量，找一个点当做计时起点。”这样做的意义是什么。 ③ 作v-t图象时,让学生认真观察、思考直角坐标系中描出的点的分布规律，认真研究课文中“描出的几个点大致……能够全部落在直线上。”一段话的意义。然后作出v-t图象，引导学生讨论，从作出的v-t图象探究到什么样的规律。 （5）小车在重物牵引下的运动（示例） 时间t/s 0．0 0．1 0．2 0．3 0．4 50 g钩码 速度v1/(m·s-1) 0．30 0．45 0．60 0．74 0．89 100 g钩码 速度v2/(m·s-1) 0．26 0．53 0．80 1．06 1．34 象 说明：长木板平放在桌面上，同一小车 挂不同钩码的两条速度—时间图0．5 1．03 1．47 ① 引导学生思考与讨论为什么要用一条曲线（包括直线）去拟合这些数据点，即所画曲线（包括直线）为什么要使两侧点数大致相同，让学生了解每个有意义的数据点都要发挥作用，取点群的平均位置减少测量的偶然误差。至于偶然误差产生的原因及减少偶然误差的理论，不要过多讲解，可鼓励学生查阅有关资料。 ② 有条件的学校或学生可以交一张计算机打印的数据和v-t图象。 （6）用计算机绘制v-t图象的教学 用Excel绘制图象时，注意课文中输入数据时用了“依次”二字，在Excel工作簿中先输入自变量时间，在相邻—列中输入对应的速度值，输入顺序不对，所画的图象也不对（课本图2．2-3在Excel工作簿中输入数据的屏幕图）。具体做法如下： 打开Excel工作簿可以看到行和列，行号用1、2、3……表示；列号用A、B、C……表示。将自变量时间的数值从某一单元格开始输入，在同一列中将其他时间值一一输入。在相邻的右侧一列中将速度值一一输入，注意速度值要与时间值相对应。也可以在同一行中依次输入时间和速度，下一行中再次输入第二组时间和速度，直至全部输入完毕。用鼠标选中这些数据。再用鼠标左键单击“图表向导”按钮，出现“图表类型”窗口，选“散点图”，选“确定”按钮，弹出“图表标题输入框”，输入相应的字符后选“下一步”按钮，直到“完成”。出现由点组成的图表，用鼠标右键单击绘图区中任何一个数据点，出现下拉式菜单，选“添加趋势线”，弹出添加趋势线窗口，选择“线性”趋势；打开该窗口的“选项”卡，对其中“显示公式”左侧的小方格用鼠标左键单击出现“√”号后，按“确定”。则图表框中出现一条直线，这就是经过计算机做最佳“拟合”后的v-t图象，并显示出一个表明该图象的函数式。 本文来源：https://www.dywdw.cn/9070cb57ab00b52acfc789eb172ded630a1c9801.html
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2022-10-11
