第四节 科学探究：速度的变化【教学目标】一、知识与技能1.会使用刻度尺和秒表进行平均速度的测量.2.学会正确的记录实验数据.3.知道科学探究的基本方法.二、过程与方法1.亲身经历观察变速运动的物理过程，能够发现一些简单的问题，并设计解决简单问题的方案.2.会探究速度的变化，会将物体运动经历的时间和路程分为若干段.三、情感、态度与价值观通过物理实验，认识到要想做好一个实验必须有几位同学的密切配合，认识到交流与合作的重要性，并养成实事求是的科学态度.【教学重点】会用刻度尺和秒表进行平均速度的测量.【教学难点】能够正确地测量各段路程所对应的时间.【教具准备】斜面、小球、秒表、刻度尺、金属片、夹子、多媒体课件等.【教学课时】1课时【巩固复习】教师引导学生复习上一节内容，并讲解学生所做的课后作业，加强学生对知识的巩固.【新课引入】师 自然界的运动有多种多样，请同学们观看以下几段视频，在观察视频的过程中思考：博尔特的速度变化了吗？是如何变化的？学生积极思考，并做出猜想.猜想1：博尔特的速度越来越快；猜想2：博尔特的速度先越来越快，后又变慢；猜想3：博尔特的速度先越来越快，后来保持不变.【进行新课】百米赛跑过程中速度的变化师 如何收集证据验证你们的猜想呢？怎样制定计划与设计实验？需要的器材有哪些？实验中需要测量记录的物理量有哪些？鼓励学生大胆发言.学生甲：可以测量出博尔特每10m所用的时间，由公式计算出每个10m的平均速度，进行比较即可得出结论.学生乙：需要的器材有皮卷尺和秒表；需要测量的物理量有分段路程10m，即每个10m所用的时间.老师对学生的发言给予肯定.例题1体育科学工作者，对著名的牙买加短跑运动员博尔特训练过程进行跟踪研究.下表是他在某一次百米跑训练中，通过不同距离所用的时间记录.请仔细看表格，并回答下列问题.（1）博尔特在这次训练中，百米跑的成绩是______s.跑完100m全程的平均速度是在m/s.（2）博尔特在这100m的运动中______（选择填：“是”或“不是”）做匀速直线运动.你判断的根据是？_____________________________________________________________解析：（1）博尔特在这次训练中，百米跑完所用的时间是9.74s，所以他的成绩是9.74s；跑完100m全程的平均速度是v=st=100m9.74s=10.27m/s.（2）博尔特跑第一个10m用的时间是1.88s；博尔特在10m到20m第二个10m中用的时间是2.96s-1.88s=1.08s；博尔特在20m到30m第三个10m中用的时间是3.87s-2.96s=0.91s；博尔特在30m到40m第四个10m中用的时间是4.76s-3.87s=0.89s；博尔特在40m到50m第五个10m中用的时间是5.59s-4.76s=0.83s；博尔特在50m到60m第六个10m中用的时间是6.43s-5.59s=0.84s；博尔特在60m到70m第七个10m中用的时间是7.26s-6.43s=0.83s；博尔特在70m到80m第八个10m中用的时间是8.09s-7.26s=0.83s；博尔特在80m到90m第九个10m中用的时间是8.85s-8.09s=0.76s；博尔特在90m到100m第十个10m中用的时间是9.74s-8.85s=0.89s；从以上计算可以看出博尔特在跑相同的距离10m时所用的时间是不同的，所以他不是匀速直线运动.答案：（1）9.74；10.27；（2）不是；他跑相同的距离10m所用的时间是不同的.【课堂训练】完成练习册中本课时对应课堂作业部分练习.小车平均速度的测量（1）科学探究一般环节师 科学探究一般有哪些环节?学生：科学探究一般的环节有：提出问题、猜想与假设、设定实验与制定计划、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作.师 如果要探究“物体沿斜面下滑时，其速度是否变化？”请从桌面上提供的器材中选择哪些可以完成实验呢？学生观察桌面的器材，并思考，然后回答问题.（培养学生选择器材的能力）器材：斜面、小车、秒表、刻度尺、金属片.（2）师引导学生完成探究（利用多媒体展示斜面模型和实验表格，点拨学生如何设计实验步骤）1.提出问题：物体沿斜面滑下时，其速度是否变化？如何变化？2.猜想与假设：（鼓励学生大胆猜想）3.设定实验与制定计划：将一端垫高，略微倾斜，使小车能主动运动起来，但又不至于太快(便于计时)；在小车释放处，车前端做标记作为起点，在斜面下端卡上金属片作为终点，用刻度尺量出起点到终点距离就是路程s（如图所示）；释放小车时，用停表开始计时，车撞击金属片时停止计时，得到时间t；由算出速度.4.进行实验与收集证据（学生分组实验，老师巡视指导）：A.调整斜面装置，保持较小的合适的倾角.B.将金属片卡放在底端，小车放在顶端.标好起点，测出小车将要通过的路程s1，计入表格.C.释放小车同时用停表计时，到小车撞击金属片时停止计时，得到时间t1，记入表格.注意要提前做好分工协调（发令员、操作员、计时员、记录员）.D.将金属片移到斜面中部，测量路程s2和时间t2,记入表格.E.由测出的数据，依据公式v=s/t算出各个速度，求出平均值，得到结果.F.整理回收器材.实验记录表格：5.分析与论证：小车沿斜面下滑运动越来越快.6.评估（引导鼓励学生发表看法）：问题1：该实验误差主要来自哪几个方面？（一是受工具精度所限；二是测量者反应速度和读数误差；三是装置光滑度不均匀带来误差.）问题2：要减小误差，应注意什么？（a.安装置时，斜面倾角要小一点，但不能过小，过小则小车不动，稍大就会使小车过快，计时不准.起止点距离适当大一点好.b.测同一组数据时保证起止点相同.c.测时间时释放小车与开始计时要尽量同步.d.对刻度尺和停表读数要规范准确.）7.交流与合作：交流与合作应贯穿整个实验过程.教师总结：（1）平均速度是对变速运动的近似处理、粗略描述，它描述的是“整段路程”或“整段时间”的整体情况，并不表示这段路程中某个位置或在这段时间内某个时刻的运动情况，也不反映这个物体“将来”或“将要”以何种情况运动下去.（2）在计算平均速度时，要注意物理量的对应，而绝不能认为平均速度是速度的平均值.例题2小明在“测小车的平均速度”的实验中，设计了如图的实验装置：小车从带刻度（分度值为1mm）的斜面顶端由静止下滑，图中的圆圈是小车到达A，B，C三处时电子表的显示：（1）该实验是根据公式进行测量的.（2）实验中为了方便计时，应使斜面坡度较______（填“大”或“小”）.（3）请根据图中所给信息回答：sAB=______cm，tBC=______s，vAC=______m/s.（4）实验前必须学会熟练使用电子表，如果让小车过了A点后才开始计时，则会使所测AC段的平均速度vAC偏______（填“大”或“小”）.解析：（1）平均速度是指某段时间内的路程与这段时间的比值，计算公式为v=s/t.（2）斜面坡度越大，小车沿斜面向下加速运动越快，过某点的时间会越短，计时会越困难，所以为使计时方便，斜面坡度应小.（3）由图示，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.【课堂训练】完成练习册中本课时对应课堂作业部分练习.利用频闪探究速度的变化师 边讲解边用多媒体展示：频闪照相法是一种常用照相技术，每间隔一定时间曝光一次，从而形成时间间隔相等的影像方法.在频闪照相中会用到频闪灯，它每隔相等时间闪光一次，例如每隔0.1s闪光一次，即每秒闪光10次.当物体运动时，利用频闪灯照明，照相机可以拍摄出该物体每隔相等时间所到达的位置，通过这种方法拍摄的照片称为频闪照片.如图所示是利用每秒闪光10次拍摄的小球沿斜面滚下的频闪照片，因此，运动物体的频闪照片既记录了物体运动的时间信息，又记录了物体运动的路程信息.这样可以根据物体运动的时间和路程信息求物体运动的平均速度.例题3为了探究小球自由下落过程中速度的变化情况，某物理实验小组的同学用照相机每隔相等的时间自动拍照一次（频闪摄影），拍下了小球下落过程中的运动轨迹（如图所示）.能正确反映出该小球下落过程中速度随时间变化的图象是（ ）解：照相机拍照的时间间隔是相等的，由图可知：在相等的间隔时间内，小球运动的距离不同，小球的路程逐渐变大，因此小球的运动速度逐渐变大.答案：C.【课堂训练】完成练习册中本课时对应课堂作业部分练习.【课堂小结】这节课我们共同学习了用刻度尺、秒表来测量平均速度的方法.还了解了“利用频闪探究速度的变化”.实际生活中经常需要测物体运动的平均速度，因此，掌握一些测平均速度的方法，是我们把学习到的物理知识与实际相联系的具体表现.在生活中测平均速度时，通常需要借助一些身边已知长度的物体测路程，如公路两旁的里程碑，平直公路旁电线杆间的距离等.课后请同学们交流一下还有哪些测量平均速度的方法.【课后作业】完成练习册中本课时对应课后作业部分练习.1.本节课是实验探究课，要求学生掌握利用刻度尺和秒表测物体平均速度的基本方法.在实验过程中，教师要发挥学生的主体作用，让学生动手动脑，并积极参与实验.教师安排实验时让学生分组进行探究，通过团队间的协作，进行合理的方案设计，并对设计的方案从理论上的正确性、操作上的可行性进行交流讨论、质疑和完善.2.本节教师可以通过实验进一步引导学生理解平均速度是对变速运动的近似处理、粗略描述，它描述的是“整段路程”或“整段时间”的整体情况，并不表示这段路程中某个位置或在这段时间内某个时刻的运动情况，也不反映这个物体“将来”或“将要”以何种情况运动下去.3.教师在讲解“利用频闪探究速度的变化”时，可以让学生课后多搜集些资料，这样可以激发学生的学习兴趣，调动学生的主动性、积极性，同时也培养了学生对科学技术的热爱