【物理】實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律課件 2023-2024學(xué)年高一上學(xué)期物理人教版（2019）必修第一冊

人教版(2019)必修第一冊物理高中2.1實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律導(dǎo)入新課不論是滑雪還是滑冰，運(yùn)動(dòng)員的速度一般都是在不斷變化的，那么運(yùn)動(dòng)員的速度、位移隨時(shí)間的變化有什么樣的規(guī)律呢？其身正，不令而行；其身不正，雖令不從交流討論利用實(shí)驗(yàn)室提供的實(shí)驗(yàn)器材完成實(shí)驗(yàn)時(shí)，如圖所示，在重物牽引下沿水平桌面運(yùn)動(dòng)的小車。1.其速度隨時(shí)間是如何變化的？速度增加2.這樣的加速運(yùn)動(dòng)有何特點(diǎn)？3.你是否能利用上一章所學(xué)的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，測量一下上述物體的運(yùn)動(dòng)速度并找出他們的運(yùn)動(dòng)規(guī)律？創(chuàng)設(shè)情境提出問題其身正，不令而行；其身不正，雖令不從位置0123456時(shí)間t/s00.10.20.30.40.50.6v/（m·s-1）／0.450.600.740.891.031.19實(shí)驗(yàn)測得一組數(shù)據(jù)如下數(shù)據(jù)分析你能否從表格中的數(shù)據(jù)看出小車速度隨時(shí)間變化的定量關(guān)系？如果不能，怎么辦？其身正，不令而行；其身不正，雖令不從0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.50.61.21.00.80.60.40.2t/sv/(m·s-1)位置0123456時(shí)間t/s00.10.20.30.40.50.6v/（m·s-1）／0.450.600.740.891.031.19實(shí)驗(yàn)測得一組數(shù)據(jù)如下，請(qǐng)畫出對(duì)應(yīng)的v-t圖像。描點(diǎn)時(shí)要力求準(zhǔn)確，點(diǎn)不要描得過于粗大。請(qǐng)觀察，這些點(diǎn)的分布有什么規(guī)律？應(yīng)該選擇什么線將這些點(diǎn)擬合起來？怎樣擬合？其身正，不令而行；其身不正，雖令不從二、典例探究分析【例1】在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，(1)下列給出的器材中，有一部分已經(jīng)選好了，請(qǐng)選出還需要的器材。A．電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 B．天平 C．低壓交變電源D．低壓直流電源 E．細(xì)繩和紙帶 F．槽碼和小車G．秒表 H．一端有滑輪的長木板 I．刻度尺選出的器材有AEFH，還需要________。解析(1)在本實(shí)驗(yàn)中，不需要測量小車和槽碼的質(zhì)量，因此不需要天平，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是低壓交變電源，因此不需要直流電源，同時(shí)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄了小車的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，因此不需要秒表。測量點(diǎn)跡間的距離需要刻度尺，所以還需要的器材是C、I。C、I探究1實(shí)驗(yàn)原理與操作其身正，不令而行；其身不正，雖令不從1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模海?）進(jìn)一步練習(xí)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用、紙帶數(shù)據(jù)的處理和瞬時(shí)速度的測量方法。（2）用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究小車在重物牽引下的運(yùn)動(dòng)，探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律。（3）能運(yùn)用v-t圖像探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律。梳理深化創(chuàng)設(shè)情境提出問題其身正，不令而行；其身不正，雖令不從2.實(shí)驗(yàn)原理：（1）利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，用

計(jì)算出小車各時(shí)刻的瞬時(shí)速度。（2）根據(jù)表格數(shù)據(jù)，利用描點(diǎn)法作出小車的v-t圖象，利用圖象找出小車的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律（3）利用v-t圖像計(jì)算小車的加速度創(chuàng)設(shè)情境提出問題梳理深化其身正，不令而行；其身不正，雖令不從(2)某同學(xué)按照以下步驟進(jìn)行操作：A．換上紙帶重復(fù)做三次，選擇一條較為理想的紙帶；B．將電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長木板上沒有滑輪的一端，接上電源；C．把小車停在靠近電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的地方，先放開小車，再啟動(dòng)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；D．?dāng)嚅_電源，取下紙帶；E．把一條細(xì)繩拴在小車前端，繩跨過滑輪掛上槽碼，把紙帶固定在小車后端并讓紙帶穿過電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。以上步驟有錯(cuò)誤的是________(填步驟前的字母)，應(yīng)更正為__________________；步驟合理的順序是_____________(填步驟前的字母)。解析(2)以上步驟有錯(cuò)誤的是C，應(yīng)先啟動(dòng)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，再放開小車。根據(jù)組裝器材、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)處理的順序，操作步驟順序?yàn)椋築ECDA。答案(1)C、I

(2)C先啟動(dòng)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，再放開小車BECDAC先啟動(dòng)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，再放開小車BECDA其身正，不令而行；其身不正，雖令不從1.請(qǐng)列出實(shí)驗(yàn)器材并說明它們在實(shí)驗(yàn)中的作用？如何安裝儀器？2.主要的實(shí)驗(yàn)步驟有哪些？交流討論制訂方案設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)其身正，不令而行；其身不正，雖令不從2.實(shí)驗(yàn)步驟：（1）把一端附有滑輪的長木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面。（2）把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長木板上遠(yuǎn)離滑輪的一端，連接好電路。（3）把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并將紙帶的一端固定在小車的后面。把一

條細(xì)繩拴在小車上，使細(xì)繩跨過滑輪，下邊掛上合適的鉤碼，放手

后看小車是否能在木板上做平穩(wěn)的加速運(yùn)動(dòng)。（4）先接通電源，然后放開小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打完一條后立

即關(guān)閉電源。取下紙帶，換上新紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次。1.實(shí)驗(yàn)器材：小車，細(xì)繩，鉤碼，一端附有定滑輪的長木板，電磁打點(diǎn)

計(jì)時(shí)器，低壓交流電源，導(dǎo)線若干，紙帶，刻度尺。梳理深化制訂方案設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)其身正，不令而行；其身不正，雖令不從【訓(xùn)練1】關(guān)于“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)操作，下列說法不正確的是(

)A．長木板不能側(cè)向傾斜，但可適當(dāng)一端高一端低B．牽引小車的槽碼個(gè)數(shù)越多越好C．應(yīng)先接通電源，待計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放小車D．要在小車到達(dá)定滑輪前使小車停止運(yùn)動(dòng)B其身正，不令而行；其身不正，雖令不從1.實(shí)驗(yàn)操作過程中有哪些注意事項(xiàng)？交流討論分組實(shí)驗(yàn)采集數(shù)據(jù)其身正，不令而行；其身不正，雖令不從

思考①描出的點(diǎn)并非全分布在一條直線上，我們?yōu)槭裁从靡粭l直線擬合這些點(diǎn)？實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生誤差是不可避免的，所以得到的點(diǎn)不可能嚴(yán)格地處在一條直線上，會(huì)有偏差。我們可以這樣認(rèn)為，如果沒有誤差，這些點(diǎn)都分布在一條直線的概率非常大。所以我們選擇用直線擬合這些點(diǎn)。其身正，不令而行；其身不正，雖令不從1．注意事項(xiàng)：（1）調(diào)節(jié)滑輪的高度，使得細(xì)繩要與長木板板面平行（2）適當(dāng)選取鉤碼個(gè)數(shù)，避免小車的速度過大或過小。（3）小車應(yīng)由緊靠打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處開始釋放，便于打出更多的點(diǎn)。（4）先接通電源，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器穩(wěn)定后再釋放小車。（5）在小車撞擊長木板末端前應(yīng)及時(shí)用手擋住小車、接著掛鉤，避免

發(fā)生撞擊。梳理深化分組實(shí)驗(yàn)采集數(shù)據(jù)其身正，不令而行；其身不正，雖令不從五、數(shù)據(jù)處理1．紙帶的選取與測量(1)在三條紙帶中選擇一條點(diǎn)跡最清晰的紙帶。(2)為了便于測量，一般舍掉紙帶開頭一些過于密集的點(diǎn)跡，找一個(gè)適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)作計(jì)時(shí)起點(diǎn)(0點(diǎn))。(3)每5個(gè)點(diǎn)(相隔0.1s)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)進(jìn)行測量(如圖所示，相鄰兩點(diǎn)中間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出)。(4)采集數(shù)據(jù)的方法：不要直接去測量兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，而是要量出各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)到計(jì)時(shí)零點(diǎn)的距離d1、d2、d3、…然后再算出相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離x1＝d1；x2＝d2－d1；x3＝d3－d2；x4＝d4－d3；…其身正，不令而行；其身不正，雖令不從2．瞬時(shí)速度的計(jì)算(2)設(shè)計(jì)表格并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。v3/(m·s－1)v2/(m·s－1)v1/(m·s－1)0.50.40.30.20.10時(shí)間t/s543210位置編號(hào)其身正，不令而行；其身不正，雖令不從2.在測量和數(shù)據(jù)處理中可能產(chǎn)生哪些誤差？如何減小或者避免這些誤差？3.實(shí)際測量中，通常每隔四個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)選一個(gè)點(diǎn)作為計(jì)數(shù)點(diǎn)進(jìn)行測量，請(qǐng)說明這樣做的原因。交流討論分組實(shí)驗(yàn)采集數(shù)據(jù)其身正，不令而行；其身不正，雖令不從

選擇一條較理想的紙帶，用平均速度代替瞬時(shí)速度的方法得到各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度。0123Δx0Δx1Δx2Δx3位置012345時(shí)間/s00.10.20.30.40.5v1/ms-1v2/ms-1v3/ms-1其身正，不令而行；其身不正，雖令不從在“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)得到一條用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶，并在其上取了O，A，B，C，D，E，F(xiàn)共7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)(圖中每相鄰兩個(gè)記數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的點(diǎn)未畫出)，如實(shí)圖1-6所示．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接的是50Hz的低壓交流電源．他將一把毫米刻度尺放在紙帶上，其零刻度和記數(shù)點(diǎn)O對(duì)齊，從刻度尺上直接讀取數(shù)據(jù)記錄在表中．其身正，不令而行；其身不正，雖令不從六、注意事項(xiàng)1．開始放開小車時(shí)，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。2．先啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，等打點(diǎn)穩(wěn)定后，再放開小車。3．打點(diǎn)完畢，立即關(guān)閉電源。4．選取一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，舍掉開頭點(diǎn)跡密集部分，選取適當(dāng)?shù)挠?jì)數(shù)點(diǎn)(注意計(jì)數(shù)點(diǎn)與計(jì)時(shí)點(diǎn)的區(qū)別)，弄清楚所選的時(shí)間間隔T等于多少。5．不要分段測量各段距離，應(yīng)盡可能地一次測量完畢(可統(tǒng)一量出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到計(jì)時(shí)起點(diǎn)的距離)。6．在坐標(biāo)紙上畫v－t圖像時(shí)，注意坐標(biāo)軸單位長度的選取，應(yīng)使圖像大致布滿坐標(biāo)紙。其身正，不令而行；其身不正，雖令不從1．采取下列哪些措施，有利于減小紙帶因受到的摩擦而產(chǎn)生的誤差(

)A．改用直流8V的電源B．電源電壓越低越好C．用平整的紙帶