第四節 科學探究：速度的變化【教學目標】一、知識與技能1.會使用刻度尺和秒表進行平均速度的測量.2.學會正確的記錄實驗數據.3.知道科學探究的基本方法.二、過程與方法1.親身經歷觀察變速運動的物理過程，能夠發現一些簡單的問題，并設計解決簡單問題的方案.2.會探究速度的變化，會將物體運動經歷的時間和路程分為若干段.三、情感、態度與價值觀通過物理實驗，認識到要想做好一個實驗必須有幾位同學的密切配合，認識到交流與合作的重要性，并養成實事求是的科學態度.【教學重點】會用刻度尺和秒表進行平均速度的測量.【教學難點】能夠正確地測量各段路程所對應的時間.【教具準備】斜面、小球、秒表、刻度尺、金屬片、夾子、多媒體課件等.【教學課時】1課時【鞏固復習】教師引導學生復習上一節內容，并講解學生所做的課后作業，加強學生對知識的鞏固.【新課引入】師 自然界的運動有多種多樣，請同學們觀看以下幾段視頻，在觀察視頻的過程中思考：博爾特的速度變化了嗎？是如何變化的？學生積極思考，并做出猜想.猜想1：博爾特的速度越來越快；猜想2：博爾特的速度先越來越快，后又變慢；猜想3：博爾特的速度先越來越快，后來保持不變.【進行新課】百米賽跑過程中速度的變化師 如何收集證據驗證你們的猜想呢？怎樣制定計劃與設計實驗？需要的器材有哪些？實驗中需要測量記錄的物理量有哪些？鼓勵學生大膽發言.學生甲：可以測量出博爾特每10m所用的時間，由公式計算出每個10m的平均速度，進行比較即可得出結論.學生乙：需要的器材有皮卷尺和秒表；需要測量的物理量有分段路程10m，即每個10m所用的時間.老師對學生的發言給予肯定.例題1體育科學工作者，對著名的牙買加短跑運動員博爾特訓練過程進行跟蹤研究.下表是他在某一次百米跑訓練中，通過不同距離所用的時間記錄.請仔細看表格，并回答下列問題.（1）博爾特在這次訓練中，百米跑的成績是______s.跑完100m全程的平均速度是在m/s.（2）博爾特在這100m的運動中______（選擇填：“是”或“不是”）做勻速直線運動.你判斷的根據是？_____________________________________________________________解析：（1）博爾特在這次訓練中，百米跑完所用的時間是9.74s，所以他的成績是9.74s；跑完100m全程的平均速度是v=st=100m9.74s=10.27m/s.（2）博爾特跑第一個10m用的時間是1.88s；博爾特在10m到20m第二個10m中用的時間是2.96s-1.88s=1.08s；博爾特在20m到30m第三個10m中用的時間是3.87s-2.96s=0.91s；博爾特在30m到40m第四個10m中用的時間是4.76s-3.87s=0.89s；博爾特在40m到50m第五個10m中用的時間是5.59s-4.76s=0.83s；博爾特在50m到60m第六個10m中用的時間是6.43s-5.59s=0.84s；博爾特在60m到70m第七個10m中用的時間是7.26s-6.43s=0.83s；博爾特在70m到80m第八個10m中用的時間是8.09s-7.26s=0.83s；博爾特在80m到90m第九個10m中用的時間是8.85s-8.09s=0.76s；博爾特在90m到100m第十個10m中用的時間是9.74s-8.85s=0.89s；從以上計算可以看出博爾特在跑相同的距離10m時所用的時間是不同的，所以他不是勻速直線運動.答案：（1）9.74；10.27；（2）不是；他跑相同的距離10m所用的時間是不同的.【課堂訓練】完成練習冊中本課時對應課堂作業部分練習.小車平均速度的測量（1）科學探究一般環節師 科學探究一般有哪些環節?學生：科學探究一般的環節有：提出問題、猜想與假設、設定實驗與制定計劃、進行實驗與收集證據、分析與論證、評估、交流與合作.師 如果要探究“物體沿斜面下滑時，其速度是否變化？”請從桌面上提供的器材中選擇哪些可以完成實驗呢？學生觀察桌面的器材，并思考，然后回答問題.（培養學生選擇器材的能力）器材：斜面、小車、秒表、刻度尺、金屬片.（2）師引導學生完成探究（利用多媒體展示斜面模型和實驗表格，點撥學生如何設計實驗步驟）1.提出問題：物體沿斜面滑下時，其速度是否變化？如何變化？2.猜想與假設：（鼓勵學生大膽猜想）3.設定實驗與制定計劃：將一端墊高，略微傾斜，使小車能主動運動起來，但又不至于太快(便于計時)；在小車釋放處，車前端做標記作為起點，在斜面下端卡上金屬片作為終點，用刻度尺量出起點到終點距離就是路程s（如圖所示）；釋放小車時，用停表開始計時，車撞擊金屬片時停止計時，得到時間t；由算出速度.4.進行實驗與收集證據（學生分組實驗，老師巡視指導）：A.調整斜面裝置，保持較小的合適的傾角.B.將金屬片卡放在底端，小車放在頂端.標好起點，測出小車將要通過的路程s1，計入表格.C.釋放小車同時用停表計時，到小車撞擊金屬片時停止計時，得到時間t1，記入表格.注意要提前做好分工協調（發令員、操作員、計時員、記錄員）.D.將金屬片移到斜面中部，測量路程s2和時間t2,記入表格.E.由測出的數據，依據公式v=s/t算出各個速度，求出平均值，得到結果.F.整理回收器材.實驗記錄表格：5.分析與論證：小車沿斜面下滑運動越來越快.6.評估（引導鼓勵學生發表看法）：問題1：該實驗誤差主要來自哪幾個方面？（一是受工具精度所限；二是測量者反應速度和讀數誤差；三是裝置光滑度不均勻帶來誤差.）問題2：要減小誤差，應注意什么？（a.安裝置時，斜面傾角要小一點，但不能過小，過小則小車不動，稍大就會使小車過快，計時不準.起止點距離適當大一點好.b.測同一組數據時保證起止點相同.c.測時間時釋放小車與開始計時要盡量同步.d.對刻度尺和停表讀數要規范準確.）7.交流與合作：交流與合作應貫穿整個實驗過程.教師總結：（1）平均速度是對變速運動的近似處理、粗略描述，它描述的是“整段路程”或“整段時間”的整體情況，并不表示這段路程中某個位置或在這段時間內某個時刻的運動情況，也不反映這個物體“將來”或“將要”以何種情況運動下去.（2）在計算平均速度時，要注意物理量的對應，而絕不能認為平均速度是速度的平均值.例題2小明在“測小車的平均速度”的實驗中，設計了如圖的實驗裝置：小車從帶刻度（分度值為1mm）的斜面頂端由靜止下滑，圖中的圓圈是小車到達A，B，C三處時電子表的顯示：（1）該實驗是根據公式進行測量的.（2）實驗中為了方便計時，應使斜面坡度較______（填“大”或“小”）.（3）請根據圖中所給信息回答：sAB=______cm，tBC=______s，vAC=______m/s.（4）實驗前必須學會熟練使用電子表，如果讓小車過了A點后才開始計時，則會使所測AC段的平均速度vAC偏______（填“大”或“小”）.解析：（1）平均速度是指某段時間內的路程與這段時間的比值，計算公式為v=s/t.（2）斜面坡度越大，小車沿斜面向下加速運動越快，過某點的時間會越短，計時會越困難，所以為使計時方便，斜面坡度應小.（3）由圖示，sA=10.00cm，sB=5.00cm，sC=0cm，tA=15：35：20，tB=15：35：22，tC=15：35：23.所以sAB=sA-sB=10.00cm-5.00cm=5.00cm，tBC=tC-tB=1s，sAC=sA-sC=10.00cm-0=10.00cm，tAC= tC-tA=3s，vAC=sAC/tAC=10.00cm/3s=3.3cm/s=0.033m/s.答案：(1)v=s/t；(2)小；(3)5.00；1；0.033；(4)大.【課堂訓練】完成練習冊中本課時對應課堂作業部分練習.利用頻閃探究速度的變化師 邊講解邊用多媒體展示：頻閃照相法是一種常用照相技術，每間隔一定時間曝光一次，從而形成時間間隔相等的影像方法.在頻閃照相中會用到頻閃燈，它每隔相等時間閃光一次，例如每隔0.1s閃光一次，即每秒閃光10次.當物體運動時，利用頻閃燈照明，照相機可以拍攝出該物體每隔相等時間所到達的位置，通過這種方法拍攝的照片稱為頻閃照片.如圖所示是利用每秒閃光10次拍攝的小球沿斜面滾下的頻閃照片，因此，運動物體的頻閃照片既記錄了物體運動的時間信息，又記錄了物體運動的路程信息.這樣可以根據物體運動的時間和路程信息求物體運動的平均速度.例題3為了探究小球自由下落過程中速度的變化情況，某物理實驗小組的同學用照相機每隔相等的時間自動拍照一次（頻閃攝影），拍下了小球下落過程中的運動軌跡（如圖所示）.能正確反映出該小球下落過程中速度隨時間變化的圖象是（ ）解：照相機拍照的時間間隔是相等的，由圖可知：在相等的間隔時間內，小球運動的距離不同，小球的路程逐漸變大，因此小球的運動速度逐漸變大.答案：C.【課堂訓練】完成練習冊中本課時對應課堂作業部分練習.【課堂小結】這節課我們共同學習了用刻度尺、秒表來測量平均速度的方法.還了解了“利用頻閃探究速度的變化”.實際生活中經常需要測物體運動的平均速度，因此，掌握一些測平均速度的方法，是我們把學習到的物理知識與實際相聯系的具體表現.在生活中測平均速度時，通常需要借助一些身邊已知長度的物體測路程，如公路兩旁的里程碑，平直公路旁電線桿間的距離等.課后請同學們交流一下還有哪些測量平均速度的方法.【課后作業】完成練習冊中本課時對應課后作業部分練習.1.本節課是實驗探究課，要求學生掌握利用刻度尺和秒表測物體平均速度的基本方法.在實驗過程中，教師要發揮學生的主體作用，讓學生動手動腦，并積極參與實驗.教師安排實驗時讓學生分組進行探究，通過團隊間的協作，進行合理的方案設計，并對設計的方案從理論上的正確性、操作上的可行性進行交流討論、質疑和完善.2.本節教師可以通過實驗進一步引導學生理解平均速度是對變速運動的近似處理、粗略描述，它描述的是“整段路程”或“整段時間”的整體情況，并不表示這段路程中某個位置或在這段時間內某個時刻的運動情況，也不反映這個物體“將來”或“將要”以何種情況運動下去.3.教師在講解“利用頻閃探究速度的變化”時，可以讓學生課后多搜集些資料，這樣可以激發學生的學習興趣，調動學生的主動性、積極性，同時也培養了學生對科學技術的熱愛