2.1實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律 課件高一上學期物理人教版（2019）必修第一冊

第二章勻變速直線運動第1節(jié)實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律復習與回顧我們上一章第三節(jié)已經(jīng)學習了如何測量紙帶的平均速度和瞬時速度，你是否可以簡要的說明一下以下問題：(1)打點計時器在使用的時候應該注意哪些問題？(2)如何選擇紙帶上的點？(3)如何測量紙帶上計數(shù)點的瞬時速度？(4)如何做出v-t圖像，v-t圖像都告訴了我們哪些信息？新課引入

尋求一種運動的特點和規(guī)律，一般要從某個具體事例開始。那么如果我們要研究小車在重物牽引下的運動，看看小車的速度是怎樣隨時間變化的，我們應該怎樣做呢？明知：學習任務一：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律思考與討論給你以下實驗器材：你認為如何設計一個實驗來研究小車在重物牽引下速度隨時間的變化規(guī)律？一、實驗思路1.實驗方案：2.利用打點計時器和紙帶計算瞬時速度：用某段位移的平均速度表示中間點的瞬時速度。3.用v－t圖像表示小車的運動情況：以速度v為縱軸、時間t為橫軸建立直角坐標系，用描點法畫出小車的v－t圖像，進而探究速度與時間的關系。二、進行實驗1.如圖所示，把附有滑輪的長木板放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路。2.把一條細繩拴在小車上，使細繩跨過滑輪，下邊掛上合適的槽碼，放手后，看小車能否在木板上平穩(wěn)地加速滑行，然后把紙帶穿過打點計時器，并把紙帶的另一端固定在小車后面。3.把小車停在靠近打點計時器處，先接通電源，后釋放小車，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一系列小點。4.換上新紙帶，重復實驗兩次。5.增減所掛槽碼，按以上步驟再做兩次實驗。思路與討論1.怎樣選取合適的便于測量的紙帶？2.如何選擇紙帶上合適的計數(shù)點？3.如何計算所選計數(shù)點的瞬時速度？三、數(shù)據(jù)記錄1.紙帶的選取與測量(1)為了便于測量，一般舍掉開頭一些過于密集的點跡，找一個適當?shù)狞c作計時起點。(2)每5個點(相隔0.1s)取1個計數(shù)點進行測量(如圖所示，相鄰兩點中間還有4個點未畫出)。(3)數(shù)據(jù)采集：量出各個計數(shù)點到計時零點的距離d1、d2、d3…三、數(shù)據(jù)記錄2.不同計數(shù)點的瞬時速度計算(1)計算方法：利用第一章第3節(jié)所學方法得出各個計數(shù)點的瞬時速度，即：(2)數(shù)據(jù)記錄位置編號0123456時間t/s00.10.20.30.40.50.6v1/(m·s-1)v2/(m·s-1)v3/(m·s-1)四、數(shù)據(jù)分析1.直觀的方法：畫出小車的v－t圖像(1)根據(jù)所得數(shù)據(jù)，選擇合適的標度建系（圖象盡量分布在坐標系平面的大部分面積）(2)根據(jù)所得數(shù)據(jù)確定點的位置,觀察和思考點的分布規(guī)律。(3)“擬合”圖象：從點的分布可以有很大把握地說這些點應該在一條直線上，畫出一條直線，讓盡可能多的點處在這條直線上，其余均勻分布，去掉偏差太大的點2.用計算機繪制v－t圖像思路與討論(1)t=0時刻的速度等于零嗎？為什么？(2)為什么畫出的是一條直線？直線的斜率可以表示什么物理量？(3)若某個點明顯偏離直線，可能是什么原因及怎樣處理？(4)從圖上可以看出小車的速度隨時間怎樣變化？實驗視頻演示明知：典例1在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中：(1)已知打點計時器使用的電源頻率為50Hz，則紙帶上相鄰兩點的時間間隔為

s。(2)從下列選項中選出需要的器材。A．電磁打點計時器B．天平

C．低壓交流電源D．低壓直流電源E．刻度尺

F．鉤碼和小車

G．停表

H．一端有滑輪的長木板I．細繩和紙帶

已經(jīng)選出的器材有AFHI，還需要

。(填字母序號)0.02CE明知：(3)某同學操作過程中有以下實驗步驟：A．拉住紙帶，將小車移至靠近打點計時器處，先放開紙帶，再接通電源；B．將打點計時器固定在長木板上，并連接好電路；C．把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，下邊吊著適當重量的槽碼，放手后看小車能否在木板上做平穩(wěn)的加速運動；D．小車停止運動后，取下紙帶；E．把一端附有定滑輪的長木板放在實驗桌上，并使附有定滑輪的一端伸出桌面；F．將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔；G．換上新紙帶，重復操作兩次。①其中有錯誤的步驟是

；應改正為

。②將改正后的實驗步驟按合理的順序寫在橫線上：

。ADA應先接通電源，再放開紙帶；D．取下紙帶前應先關閉電源EBCFADG變式1－1

某同學用電磁打點計時器做“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗。他安裝好實驗器材(示意圖如圖所示)，接好線后，準備打開電源開關進行實驗。在他所組裝的器材中，有三處錯誤，請你指出并改正：(1)

(2)

(3)

電壓不應選2V，應選8V

導線不應接直流輸出，應接交流輸出

小車不應放在靠近滑輪處，應放在靠近電磁打點計時器處

課堂任務二：實驗原理和數(shù)據(jù)處理典例2、在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，打點計時器使用的交流電源的頻率為50Hz，記錄小車運動的一段紙帶如圖甲所示，在紙帶上選取A、B、C、D、E、F六個計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點之間還有四個點未畫出。(1)由紙帶提供的數(shù)據(jù)求出打下C、E兩點時小車的速度，填入下表：計數(shù)點序號BCDE計數(shù)點對應的時刻t/s00.10.20.3打下計數(shù)點時小車的速度v/(m·s-1)0.25

0.45

0.350.55課堂任務二：實驗原理和數(shù)據(jù)處理(2)根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)，在圖乙中作出小車運動的v-t圖線，分析可知小車速度隨時間變化的規(guī)律為

。(3)根據(jù)作出的v-t圖線可得小車運動的加速度為

。小車速度隨時間均勻增加強基：（全體起立背誦）1.實驗原理(1)利用平均速度法求出打各個計數(shù)點時的瞬時速度。(2)用描點法作出v-t圖像，根據(jù)圖線的形狀判斷小車的運動規(guī)律。2.儀器安裝和操作時應注意(1)打點計時器安裝在遠離定滑輪的一側。(2)細繩應保證與長木板平行。(3)釋放小車前，應使小車停在靠近打點計時器處。(4)先接通電源，后釋放紙帶；先斷開電源，再取下紙帶。思維提升：小車的速度

—時間圖像是一條傾斜的直線，說明小車的速度隨時間均勻增大。實戰(zhàn)：小組合作討論：拓展創(chuàng)新典例3在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中，打點計時器接在頻率為50Hz的低壓交流電源上，某同學在打出的紙帶上每五個點取一個計數(shù)點，共取了A、B、C、D、E、F六個計數(shù)點(每兩個相鄰計數(shù)點間還有四個點未畫出)，如圖1所示。從每一個計數(shù)點處將紙帶剪開分成五段(分別為a、b、c、d、e段)，將這五段紙帶由短到長緊靠但不重疊地粘在xOy坐標系中，如圖2所示。實戰(zhàn)：小組合作討論：拓展創(chuàng)新(1)請你在圖2中用最簡潔的方法作出能表示v-t關系的圖線。在圖中相當于v軸的是

。(2)從第一個計數(shù)點開始計時，為了求出t＝0.15s時小車的瞬時速度，需要測出

(填“a”“b”“c”“d”或“e”)段紙帶的長度。(3)若測得a段紙帶的長度為2.0cm，e段紙帶的長度為10.0cm，則可求出小車加速度的大小為

m/s2。y軸b2.0有請我們今天的幸運之星，發(fā)表今天的學習收獲和啟示：總結：學生談收獲課堂驗收1．關于“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗操作，下列說法錯誤的是()A．實驗前應使拉小車的細線與長木板的板面平行B．在釋放小車前，小車應停在靠近打點計時器的地方C．應先釋放小車，再接通打點計時器的電源D．要在小車到達定滑輪前使小車停止運動解析實驗前應使拉小車的細線與長木板的板面平行，故A說法正確；在釋放小車前，小車應靠近打點計時器，故B說法正確；實驗時應先接通電源，待打點計時器打點穩(wěn)定后再釋放小車，故C說法錯誤；要在小車到達定滑輪前使小車停止運動，故D說法正確。C2．在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，下列說法正確的是()A．小車停止運動后，取下紙帶進行測量并處理數(shù)據(jù)B．使小車速度的變化盡可能快一些C．使用毫米刻度尺測量長度時，要讀到最小刻度的下一位D．作v-t圖線時，所描曲線必須經(jīng)過每一個點解析

小車停止運動后，應先關閉打點計時器電源，再取下紙帶進行測量并處理數(shù)據(jù)，A錯誤；小車的速度變化不能過快，否則紙帶上打出的點偏少，不利于分析數(shù)據(jù)得出結論，B錯誤；使用毫米刻度尺測量長度時，要有估計值，所以要讀到最小刻度的下一位，C正確；作v-t圖線時，讓盡量多的點落在曲線上，難以落在曲線上的點均勻分布在曲線的兩側，不要求所有的點都在曲線上，D錯誤。C3．做“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗時：(1)用一條紙帶穿過打點計時器，小明發(fā)現(xiàn)有如圖1中的兩種穿法，穿法正確的是

(選填“甲”或“乙”)。(2)完成實驗后，小明用刻度尺測量紙帶距離時如圖2所示，B點的讀數(shù)是

cm，已知打點計時器每0.02s打一個點，則B點對應的速度vB＝

m/s(結果保留3位有效數(shù)字)。乙3.201.45(3)某實驗小組中的四位同學利用同一條紙帶分別作出了如圖3所示的四幅v-t圖像，其中最規(guī)范的是

，由此圖像得到的加速度是

m/s2(結果保留3位有效數(shù)字)。A0.4834．某同學在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，用打點計時器記錄了被小車拖動的紙帶的運動情況，在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個計數(shù)點。其相鄰兩點間的距離如圖甲所示，在每兩個相鄰的計數(shù)點之間還有4個點未畫出，打點計時器的工作頻率為50Hz。(1)試根據(jù)紙帶上各個計數(shù)點間的距離，計算出打下B、F兩個點時小車的瞬時速度，并將這兩個速度值填入下表。(結果均保留3位有效數(shù)字)速度vBvCvDvE