高中物理实验探究小车速度随时间变化的规律教学设计学情分析教材分析课后反思.docx
《高中物理实验探究小车速度随时间变化的规律教学设计学情分析教材分析课后反思.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理实验探究小车速度随时间变化的规律教学设计学情分析教材分析课后反思.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
高中物理实验探究小车速度随时间变化的规律教学设计学情分析教材分析课后反思
课题
实验：
探究小车速度随时间变化的规律
课型
实验
主备人
教学
目标
一、知识与技能
1、熟练使用打点计时器，能用打点计时器记录小车的运动；学习运用已学知识处理纸带，求各点的瞬时速度。
2、会用表格法记录、处理数据，学习用v－t图像处理数据的技能，学习v-t图像能形象直观的展现规律、分析归纳得出物理规律的技能。
3、体会实验在发现自然规律中的作用，体会数学在研究物理问题中的重要性，体验探究运动规律的方法。
4、认识实验在研究物体运动规律的重要性、在物理学的地位和作用。
二、过程与方法
1、通过实验探究过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法研究小车速度随时间的变化规律。
2、认识实验和数学工具在物理学发展过程中的重要作用，学习v-t图像能形象直观的展现规律的方法。
3、能通过实验的探究过程，培养学生的交流、合作能力，能通过打点计时器、纸带获取数据，能用v-t图像自主处理实验数据、分析归纳得出物理规律。
三、情感态度与价值观
1、通过实验探究过程，领略物体运动的奇妙，发展对科学的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥秘，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。
2、通过纸带的处理方法、实验数据的图像展现，培养学生尊重第一手数据、实事求是的科学态度和精神。
3、通过实验研究过程，培养主动与他人合作、交流的精神和团队精神。
4、经历探究过程，体会生活、科技中的物理，培养把物理应用到社会生活中的意识。
重点
难点
1、通过实验获得小车不同时刻的速度，用v-t图像处理数据。
2、用v-t图像探究小车速度随时间的变化规律。
教学器材
相关实验器材、计算机、实物投影仪
教学过程
课外学习活动
1、观察汽车在启动过程中的速度变化，并设法记录汽车的速度变化。
2、完成课前测评练习。
课堂教
学环节
教师活动
教师活动
设计意图
时间
复习
上一章学习了描述物体运动的物理量，还学习了用打点计时器、纸带测量速度的方法，下面请看复习（大屏幕依次展示复习的三个问题）：
1、使用打点计时器时，释放纸带与开启电源的先后顺序是什么？
强调：
等打点稳定后再释放纸带
2、下图是实验中打出的一条纸带，如何选计时起点和计数点?
如何测速度？
（对比两位学生的回答情况，选择性的强调）
（1）为计算方便，一般每5个点选一个计数点。
其他计数点具体在哪些点上？
强调：
为了尽量多的获取测量数据，要尽量多的选取计数点
相邻计数点的时间间隔是多少？
各点的时刻分别是多少？
（2）如何测位移？
强调：
一次性测量各点的刻度值，
后计算位移。
（3）计算某计数点的速度时，用哪一段位移误差较小？
时间是多少？
3、某次实验中用打点计时器测量了物体不同时刻的速度，见下表。
试分析：
速度大小怎样变化？
时刻tn（s）
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
速度vn（m/s）
0.48
0.66
0.84
1.01
1.18
1.35
加深：
那么，速度随时间有怎样的变化规律？
容易观察吗？
用什么办法可以形象直观的展现速度随时间的变化规律呢？
怎样在给定的坐标纸上做v-t图像？
请看坐标轴上，没有标度，怎么描点？
选择标度的原则是什么？
然后再描点、连线。
根据图像，可以研究速度随时间变化的规律。
学生一起回答：
先开启电源，后释放纸带
（1）两位学生回答（如何选点）：
舍去开始密集的部分，把某一个清晰的作为计时起点。
一般每5个点选一个计数点。
学生找计数点。
学生回答：
0.1s
学生回答。
两位学生回答：
如何测位移？
两位学生回答速度的计算方法。
单个学生：
速度增大了
不容易观察。
部分学生：
画v-t图像
学生：
描点、连线
先选标度
合理选择标度，使描出的数据点分布在坐标纸的绝大部分面积内。
1、复习巩固
2、为本节课学生自主操作实验打基础。
复习打点计时器的使用。
复习利用纸带计算速度的方法，其中测量刻度容易出现误差累积，强调必须一次性测量各点的刻度。
复习用表格法处理数据。
复习v-t图像可以形象、直观的展现v随时间的变化规律。
复习做v-t图像的步骤。
引入新课
6分钟
引入
（直接用上面的复习）下面，我们就用这种实验方法探究小车在重物牵引下运动时，小车速度随时间变化的规律。
（1）多媒体展示：
实验原理图，利用纸带计算速度的公式，做v-t图像，探究速度随时间变化的规律
（2）板书研究课题
学生积极思考。
直接利用复习内容引入新课，使过渡自然、流畅。
强调实验目的。
1分钟
实验
原理与器材
（接着这张多媒体图片）这就是实验原理。
在实验中要用到哪些实验器材呢？
一名学生回答，若回答不全，再找其他同学补充。
由复习内容引到实验原理，简化原理的讲解分析。
培养学生利用实验研究运动规律的技能。
1分钟
学生操作实验
下面，组长负责合理分工，开始实验
教师巡视各组的实验情况，及时与学生交流，指导学生实验，同时，记录出现的典型问题（在后面对应环节中分析）
学生实验：
安装器材，
在3条纸带上打点，
在一条清晰的纸带上选择计数点，
一次性测量各计数点的刻度值，
计算各计数点的速度，
将数据填入表格，
做v-t图像
学生通过实验获取数据，做v-t图像处理数据，为分析图像归纳结论做准备。
培养学生交流与合作的团队意识。
教师通过巡视及时指导学生实验，及时与学生交流，同时寻找学生实验中出现的典型问题，为实验图像的交流准备材料。
（课堂生成）
24分钟
交流点评图像
找出学生做图中出现的典型问题分别展示，并分析、交流：
（1）折线（重点交流）：
合理吗？
请大家参照学案温馨提示（6）（稍等）
初中时，减小实验误差的方法是多次测量取平均值。
现在，图像法是减小实验误差更高级的办法。
描点后，观察数据点的分布趋向（若趋向是曲线，就画一条平滑的曲线；若趋向直线，就用透明直尺、细铅笔画一条直线）使尽量多的点在线上，不在线上的均匀分布在线的两侧，离线较远的点，误差太大，舍去。
这6各实验数据点大致落在一条直线上，应该画直线。
（2）点粗、线粗：
不能精确确定数据点的位置，做出的图像误差太大。
（3）标度太小的，误差太大
（4）过原点的：
请大家想，零时刻小车的速度是零吗？
看纸带，你选的零时刻，小车的速度是零吗？
图像能过原点吗？
（5）直线做的标准（但不与纵轴相交）:
大家看这张，直线做的很好。
在这个图像上，怎样找到零时刻时小车的速度？
直线应该向纵轴延长。
（5）多展示几张正确的。
学生及时反思。
部分学生：
不合理
大部分答不上来。
学生积极学习。
学生容易回答：
是。
学生翻看纸带，回答：
不是零。
不能过原点。
学生回答：
将直线向纵轴方向延长，与纵轴的交点读数就是小车零时刻的速度。
培养学生尊重实验数据的科学态度和精神，培养学生的科学素养。
培养学生严谨的科学态度。
提醒学生尊重实验数据和事实。
4分钟
归纳规律
利用某一张学生做出的准确图像，现场做辅助线，问：
（1）每个0.1s内，速度的增加量分别是多少？
（学生回答时，教师将速度增加量标在对应位置。
）
相等吗？
（2）每个0.2s内，速度的增加量分别是多少？
相等吗？
（3）每个0.05s内，速度的增加量相等吗？
（4）在任意相等时间内，速度的增加量相等吗？
小车速度随时间怎样增大？
（学生回答后，板书结论：
小车速度随时间均匀增加。
）
学生读数并回答。
相等。
学生读数并回答。
相等。
相等。
学生一起回答：
相等。
单个学生：
均匀增大
培养学生
利用图像获取信息的能力，学生分析、归纳规律的科学方法。
体会图像能形象直观展现规律的特点。
体验数学图像在研究物理问题中的重要作用。
5分钟
误差分析
请回顾，我们先通过实验获取数据、后利用v-t图像分析处理数据。
有的实验数据点不在直线上，为什么？
请回忆整个实验的过程（打点、选点、测刻度、计算速度、描点连线），你认为在哪些环节中可能产生数据误差？
怎样操作可以减小误差？
教师多媒体展示。
说明：
“打点计时器工作时打点不稳定”学生很难想到，教师可以引导给出。
有误差
学生回答、补充
培养学生严谨的科学态度和精神。
1分钟
完善
实验结论
既然有误差，那么，我们得到的科学合理的实验结论应该是什么？
学生回答：
在误差允许范围内，小车的速度随时间均匀增加。
培养学生严谨的科学精神，培养学生用物理语言阐述物理问题、归纳物理规律的能力。
1分钟
利用传感器
1、现代科技非常发达，有更先进的数字传感器可以自动测量小车速度随时间变化的数据，并依据相应软件自动生成速度随时间变化的图像。
2、教师简单介绍
3、请学生上来操作
4、分析实验结论，并印证学生课堂手工的实验做得相当成功。
三名学生上台协同操作对应软件，以及连接传感器的实验小车等。
使学生体验并接触现代高科技带来的更科学、方便操作的实验仪器，并提醒拍照超速的原理与此相似，让学生更进一步理解生活中有物理，物理又服务于生活的道理，激发学生学习物理的积极性。
1分钟
课堂小结与作业布置
这节课我们用实验探究了小车速度随时间变化的规律。
请回忆：
我们用什么方法处理了数据并归纳出规律？
做v-t图像时，要在选标度、描点、拟合连线等方面减小做图误差。
课下，大家根据今天的分析查进一步找自己实验中的问题，完善实验数据处理，整理完成实验报告。
整理实验器材，下课。
v-t图像法。
学生整理实验器材。
培养学生及时反思、尊重事实的科学品质，使学生体验实验在研究物理规律中的作用，体会数学工具在物理学中不可替代的作用。
1分钟
板书设计
评价方法
上完这节课以后，以小组为单位领回这份评价工具（人手一份），组内相互、个人分别填好，再由组长计算每人的得分，之后下发。
学生个人拿到成绩以后，自己核对出自己的层次，找到自己欠缺的地方，以便能找到努力的方向，自省之。
学生学习效果评价工具
评价方式
评价内容
评价项目
评价等级
8分
7分
6分
5分
自评
对实验探究小车速度变化规律的兴趣
浓厚
较浓厚
一般
弱
能否顺利完成实验中自己操作的部分
很顺利
顺利
能跟上
跟不上
体验到发现小车速度变化规律的愉悦程度
强
较强
一般
少
积极参与、协同完成实验的过程
好
较好
一般
弱
学习了图象形象的描述速度随时间的变化情况，对图象法的优点感觉程度
方法
巧妙
方法
比较好
方法
一般
没感觉
同伴互评
实验操作和谐顺利
多
较多
一般
少
实验数据处理过程顺利准确
好
较好
一般
差
实验图象准确，能归纳出结论
高
较高
一般
低
师评
上课听讲的专心程度
专注
教好
一般
有时分心
参与教学活动的程度
高
较高
一般
低
课堂发言反映出的思维深度
强
较强
一般
弱
课堂发现问题的角度
多
较多
一般
少
课堂发现问题的能力
强
较强
一般
弱
评价说明
在评价等级下，相应的栏只选一项，打“√ ”
得分
学习
效果
分析
得分范围
对应等级
具体效果
90分以上
优秀
你非常圆满的完成了该探究性实验，并掌握、理解了形象、直观地处理数据的方法——图像法。
78到89分
良好
你比较圆满的完成了该探究性实验，并掌握了形象、直观处理数据的方法——图像法。
63到78分
合格
你完成了该探究性实验，并掌握处理数据的新方法——图像法。
62分以下
不合格
你没有顺利完成该探究性实验，对法——图像法处理数据不太理解，要加油啊。
班级：
姓名：
学情分析
学生已学过的相关知识和技能、生活经验：
1、学生在上一章中学习了参考系、坐标系，还学习了时间、位移、速度、加速度的概念，这些知识是进一步研究物体运动的基础；
2、学生在上一章已经初步学习了用打点计时器测瞬时速度，并初步练习了在速度-时间坐标系内描点、拟合连线做图象；其中，拟合连线的步骤是学生第一次接触，学生不易操作。
3、学生知道v－t图象可以形象直观的展示出速度随时间的变化情况。
4、生活中学生能感到很多被牵引的物体运动的速度越来越大。
如：
汽车在启动时，速度是在变大。
5、学生有一定的语言概括、归纳能力。
部分学生学习相关内容的难度：
本节是探究性实验课，就是通过打点计时器测量重物牵引下小车的速度，并做出v－t图象，依据v－t图象分析归纳出小车速度随时间变化的规律。
其中：
1、利用打点计时器测速度——采集数据的过程中，如何测量、计算才能减小误差？
这是实验能否成功的是第一个制约因素。
比如，如何在纸带上选取计数点，如何测量位移，如何计算速度，如何记录时间等，这些都是第二次遇到，有些学生还是不能自如运用；尤其是“每隔几个计时点选一个计数点”的方法是第一次遇到，可以在复习的基础上进一步提升学生的认知。
2、如何测量位移才能减小位移的测量误差？
这一问题需要建立在学生对相对误差有所理解的基础上。
3、建立速度时间坐标系时，坐标轴单位长度的选取要合适，使图象分布在坐标平面的大部分面积上，这要依据实验数据认真选取标度。
这一点虽然是第二次用到，但部分学生对如何恰当选择坐标轴的单位长度，还没有达到灵活应用的程度。
4、描点，拟合连线时，部分学生对“用光滑的曲线拟合这些点”没有理解到位。
教师可以结合“如何去掉偶然误差太大的点，其他点也有误差，要选取、找到点群的平均位置——即，用平滑的曲线拟合各点”。
如何“拟合各数据点”呢？
要认真观察、思考坐标系中描出的点的分布规律（拟合连线的原则，以“温馨提示”的形式打印在学案上，当学生出现问题时，可以参考）。
课前准备：
1、根据学案的指导和要求阅读课本
2、提示学生带好画图的必备工具：
细铅笔、直尺、橡皮等。
3、回忆或观察生活中汽车等在启动过程中，速度在怎么改变？
总之，课堂设计要结合学生已有的知识、技能以及生活经验等，并注重学生的自主学习。
为了让学生积极参与、勇于实践，应该让学生自己做实验，能够激发探究的兴趣，经过思考、讨论的过程，逐步培养学生的科学探究能力，形成科学态度。
学生当堂学习效果评测结果及分析
学习
效果
得分
范围
对应
等级
人数
百分比
具体效果
90分以上
优秀
18
50℅
你非常圆满的完成了该探究性实验，并掌握、理解了形象、直观地处理数据的方法——图像法
78到89分
良好
10
27.8℅
你比较圆满的完成了该探究性实验，并掌握了形象、直观处理数据的方法——图像法。
63到78分
合格
8
22.2℅
你完成了该探究性实验，并掌握处理数据的新方法——图像法
62分以下
不合格
0
0
你没有顺利完成该探究性实验，对法——图像法处理数据不太理解，要加油啊。
学习效果分析：
100℅的人能完成该实验并达到了理想的效果。
说明：
只有班内的36人参与这节课的录制。
教材分析
这是第二章“匀变速直线运动的研究”中的第一节。
首先看本章在教材中的地位。
研究变速运动，应该从简单入手，匀变速直线运动就是最简单的变速运动。
上一章中学习了参考系、坐标系、时间、位移、速度和加速度的概念，本章研究匀变速直线运动中这几个物理量的定量关系；上一章学习了用打点计时器测速度，本章通过用打点计时器的实验所形成的结论，进一步研究匀变速直线运动的规律和特点。
也就是说，本章是上一章概念和方法的具体应用。
作为最简单的变速运动，匀变速直线运动的学习姜维认识其他更复杂的运动创造了条件。
如：
平抛运动、匀速圆周运动、简谐运动；利用匀变速直线运动的规律推导动能定理等。
可见本章的知识在整个力学中具有基础性的地位。
另外，本章的方法和能力培养在整个高中阶段的物理学中也具有基础性地位。
其次，本节在本章乃至整个高中物理中更是具有不可替代的地位。
本节通过用打点计时器的实验所形成的结论，才能进一步研究匀变速直线运动的规律和特点。
而本节内容为探究性实验，目的是让学生通过研究小车在重物牵引下的速度随时间变化的规律，经历科学探究活动，学会实验数据的处理方法。
这节课的任务是测量小车的速度，做出小车运动的v-t图象，初步分析小车速度的变化规律。
借助这一v-t图像来进一步研究匀变速直线运动的速度-时间关系、位移-时间关系。
要学生体会从实验研究中获取数据、利用数据来拟合曲线做出图象、分析图象、寻找规律的科学思维方法。
使学生认识图象在研究物理问题中的作用；与数学公式相比，图象显得直观、形象昂、生动，让人一目了然，从而使学生感受到图象的直观的美。
该实验不应该放到“匀变速直线运动的速度与送回家安的关系”之后，否则就违背了探究式学习的宗旨。
学会了用实验做图象，就可以用图象来分析物理问题，比如根据图线的斜率来分析物理问题，用“面积”来处理图象纵坐标对横坐标的积累效果，这是高中物理的重要数学方法之一，这些都是今后用图象分析物理问题所必须的方法、能力。
这节课只是要找出重物牵引下小车的速度随时间均匀增加的规律，是后面内容的依据和切入点，不要求得出小车运动的加速度，也不要求建立匀变速直线运动的概念。
教学目标：
1、巩固打点计时器的使用、纸带数据处理和测量瞬时速度的方法。
2、通过实验探究，体验如何从实验研究中获取数据，学会利用图象处理实验数据的科学方法。
3、知道小车在重物牵引下运动速度随时间变化的规律。
教学重点、难点是：
1、通过打点计时器的实验获得小车不同时刻的速度。
2、用v-t图象处理实验数据，分析归纳小车速度随时间变化的规律。
分几个课时，分别是什么课型？
课后测评练习
1、电磁打点计时器是一种使用__________（交流?
直流?
）电源的________仪器，它的工作电压是__________伏特。
当电源频率是50赫兹时，它每隔________s打一次点。
2、根据打点计时器打出的纸带，我们可以从纸带上直接得到的物理量是（ ）
A．时间间隔B．位移c．加速度D．平均速度。
3、下列有关小车运动情况的说法中，哪些是正确的?
（ ）
A．小车在任意两个连续相等的时间里的位移相等，小车的运动一定是匀加速运动；
B．若小车做匀加速直线运动，则它在任意两个连续相等时间里的位移之差，一定相等：
C．若小车做匀加速直线运动，则它在任意两个连续相等时间里的位移之差不断增大：
D．若小车通过任意两个连续相等的位移的时间之差相等，则小车做的是匀变速直线运动。
4、利用打点计时器《探究小车的速度随时间变化的规律》，如图给出了某次实验中的纸带，其中1、2、3、4、5、6、7都为计数点，每相邻的两个计数点之间还有一点（未画出），从纸带上测得：
s1=1.60cm，s2=2.40cm，s3=3.20cm，s4=4.00cm，s5=4.80cm，s6=5.60cm
①每相邻的两个计数点之间的时间间隔T=______s；
②通过纸带分析可知，小车的速度在______（填“增大”或“减小”）；
③由纸带数据计算可得，在打下点3时小车的瞬时速度为______m/s．
5、关于计数点的下列说法中，哪些是正确的?
（ ）
A．用计数点进行测量计算，既方便，又可减小误差：
B．相邻计数点间的时间间隔是相等的；
C．相邻计数点间的距离应当是相等的；
D.计数点是从计时器打出的实际点中选出来，相邻计数点间点痕的个数相等。
6、本实验中，关于计数点间时间间隔的下列说法中正确的有（ ）
A．每隔四个点取一个计数点，则计数点问的时间间隔为0．10秒；
B．每隔四个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔是O．08秒：
C．每隔五个点取一个计数点，则计数点问的时间间隔为0．08秒；
D．每隔五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0．10秒：
E．每五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0．08秒。
7、接通电源与让纸带（随物体）开始运动，这两个操作的时间关系应当是：
（ ）
A．先接通电源，后释放纸带：
B．先释放纸带，后接通电源；
C．释放纸带的同时接通电源；
D．先接通电源或先释放纸带都可以。
8、当纸带与运动物体连接时，打点计时器在纸带上打出点痕，下列关于纸带上的点痕说法中，哪些是正确的?
A．点痕记录了物体运动的时间：
B，点痕记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移；
C．点在纸带上的分布情况，反映了物体的质量和形状；
D．纸带上点痕的分布情况，反映物体的运动情况。
9、打点计时器振针打点的周期，决定于：
（ ）
A．交流电压的高低；
B．交流电的频率；
C．永久磁铁的磁性强弱；
D．振针与复写纸的距离
答案：
1.交流，记时，220,0.022.AB3.B
4.0.04，增大，0.70
5.B6.A7.A8.ABD9.B
课后反思
这是学生高中接触的第一个物理实验，虽然事先已经预习并强调了各个方面的注意事项，但是学生在实际操作中依然会出现各种问题。
所以老师要有充分的准备，学生知识的掌握和巩固要在实践中一步步的完成，不可急于求成。
在打点计时器精确选择的情况下，课上还是出现了问题，其中一组的打点计时器坏了，当时还是有一些紧张，但在努力控制好情绪后，立即给学生换上了一台（多准备了几台备用的），及时挽回了局面。
而且，在我的鼓励下，这一组的学生完成的还是很不错的。
以后在准备每一次课的过程中，都要尽量多的备课标、备教材、备学生，精心准备课上、课下的所有东西，并多准备几个预案，以备特殊情况的发生。
课标分析
首先看本节的教学目标在《课程标准》中的体现（黑体字部分）：
本模块的概念和规律是进一步学习的基础，有关实验在高中物理中具有典型性。
要通过这些实验学习基本的操作技能，体会实验在物理学中的地位及实践在人类认识世界中的作用。
在本
升级会员 