探究小車速度隨時間變化的規(guī)律學案-高一上學期物理人教版必修1

1、2.1 探究小車速度隨時間變化的規(guī)律 學歷案【學習主題】探究小車速度隨時間變化的規(guī)律?！驹O計者】崔永勝【學習目標】鞏固打點計時器的使用、紙帶數(shù)據(jù)處理和測量瞬時速度的方法。通過實驗研究，體驗如何從實驗研究中獲取數(shù)據(jù)，學會利用圖像處理實驗數(shù)據(jù)的科學方法。知道小車在重物牽引下運動速度隨時間變化的規(guī)律?！驹u價任務】1、圖象法研究速度隨時間變化的規(guī)律。2、對運動的速度隨時間變化規(guī)律的探究?！緦W法建議】練習使用打點計時器得到重物牽引下運動速度隨時間變化的實驗，并對實驗數(shù)據(jù)處理規(guī)律的探究?！緦W習過程】探究目的探究小車在重物牽引下的運動，研究小車速度隨時間的變化規(guī)律。實驗猜想：小車的速度隨時間變化有幾種可能：

2、 二、實驗器材學生電源、導線、打點計時器、小車、鉤碼、一端帶有滑輪的長木板、帶小鉤的細線、紙帶、刻度尺、坐標紙等實驗設計 測量出不同時刻的物體運動速度的方法是： 實驗問題一：打點計時器結構如何？問題二：用打點計時器測小車的速度所需哪些實驗器材、實驗步驟？步驟：（附有滑輪的長度板平放在實驗桌上，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。用一條細繩栓住小車使細繩跨過滑輪，下邊掛上適量的鉤碼，讓紙帶穿過打點計時器，并把紙帶的一端固定在小車的上面。把小車停在靠近打點計時器處，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列小點。換上新的紙帶，重復實驗三

3、次。問題三：本實驗特別要注意哪些事項？固定打點計時器時應讓限位孔處在長木板的中央位置?；啿荒苓^高。鉤碼數(shù)量不能過多，長木板兩端高低相差不能太大。開始釋放小車時，應使小車靠近打點計時器。先接通電源，計時器工作后，再放開小車，當小車停止運動時及時斷開電源。6要防止鉤碼落地和小車跟滑輪相撞，當小車到達滑輪前及時用手按住它。五、處理數(shù)據(jù)問題四：怎樣分析和選取紙帶上的點？1.紙帶要選擇打出的點清晰的2.舍掉開始過于密集的點 3.用每打5個點的時間為時間單位選取計數(shù)點，即T 這樣既可方便計算，又可減少誤差。（也可取多個間隔為一個計數(shù)間隔時間要看具體情況靈活選定；原則上能取六、七個計數(shù)點為宜。） 參考表格

4、一：計數(shù)點編號0123456時間t(s)00.10.20.30.40.50.6相鄰兩計數(shù)點間S01S12S23S34S45S56距離s(m)對應計數(shù)點速度m/s參考表格二：計數(shù)點編號0123456時間t(s)00.10.20.30.40.50.6各計數(shù)點到0的距離s(m)相鄰計數(shù)點的距離S(m)S01S12S23S34S45S56各計數(shù)點速度(m/s)v1=v2=v3=v4=v5=4.不要直接去測量兩個計數(shù)點的距離而是要測量出各個計數(shù)點到計時零點的距離。5.速度的計算方法：各計數(shù)點的瞬時速度是用計數(shù)點內的平均速度來代替：v1= v2=六、畫速度時間圖象問題五：如何處理計算出來的數(shù)據(jù)？圖象法：運

5、用圖象來處理物理實驗數(shù)據(jù)，這是一個難點，作圖象時要標明橫縱坐標軸代表的物理意義，選擇合適的標度，以各點 為縱軸，讓 為橫軸，根據(jù)所得數(shù)據(jù)，描點：觀察和思考點的分布規(guī)律。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，用直線擬合，讓盡可能多的點處在直線上，不在直線上的點應 分布在直線兩側。問題六：從圖上可以看出小車的速度隨時間怎樣變化？從函數(shù)關系：v=kt+b v與 t線性關系。小車的速度隨時間均勻增加（變化）小車做勻變速(a不變)的直線運動問題七：如何根據(jù)速度時間圖象（ vt圖象）求小車的加速度和初速度？取任意兩組數(shù)據(jù)求出v和t，然后代入 求解。在v-t圖象上取一段時間t（盡量取大一些），

6、找出兩個時刻對應的坐標值求出v，代入vt求解。哪一種方法更好？（畫圖時讓不在直線上的點盡可能等量地分布在直線兩側，就是為了使偏大或偏小的誤差盡可能地抵消，所以圖象也是減小誤差的一種手段，也就是說應該用圖象上的點，而不是用實驗所得到的數(shù)據(jù)）七、實驗報告1.原始數(shù)據(jù)（紙帶）2.數(shù)據(jù)處理3.v-t圖像八、創(chuàng)新拓展1、某同學用以下方法繪制的小車的v-t圖象，先把紙帶每隔0.1s 剪斷，得到若干短紙條，再把這些紙條并排貼在一張紙上，使這些紙條下端對齊，作為時間軸，標出時間，最后將紙條上端中心連起來，于是得到v-t圖象。請你按以上辦法繪制這個圖象。這樣做有道理嗎？說說你的看法。（剪下的紙條長度表示0.1秒

7、時間內位移大小，可近似認為速度v=，紙條長度可認為表示速度。）某組同學實驗過程中將固定打點計時器一端的木板墊高，使木板有一傾斜角度，是否對實驗結果有影響？畫出的圖象有什么不同？（無；圖象與時間軸的夾角不同）【學后反思】1.請回顧你從實驗設計、實驗操作、現(xiàn)象觀察記錄到思考總結的探究過程，你能不能掌握這種科學探究 解決問題的程序和方法，并在以后的探究活動中主動運用這種程序和方法？寫下你的體會。2.關于本節(jié)課的學習或是其他與物理相關的知識的學習，你有什么疑問需要找老師交流的嗎？如果有，也請寫下來?！倦S堂作業(yè)】在探究小車速度隨時間變化規(guī)律的實驗中，下列哪些器材是本實驗必須的？（ ）打點計時器 天平 低

8、壓直流電源 細繩 紙帶 小車 鉤碼 秒表 一端有滑輪的長木板達到實驗目的還需器材是： 2.在實驗“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”中，我們采用的正確方法是：（ ） A.舍掉開頭過于緊密的點，找一個適當?shù)狞c當作計時起點。B.為了實驗精確，選取紙帶上第一個點作計時起點C.每相鄰計數(shù)點的時間間隔只能取0.1s。D.每相鄰計數(shù)點的時間間隔可視打點密度而定，可取0.02s 、0.04s 、n0.02s均可。S1S1S2S3S4S5S6S1=1.40cm； S2=1.90cm； S3=2.38cm； S4=2.88cm； S5=3.39cm； S6=3.78cm，那么計時器在打出1，2，3等點時小車的速度分

9、別為；v1= cm/s ； v2= cm/s ； v3= cm/s ；v4= cm/s ；v5= cm/s在坐標紙上畫出v-t 圖象；分析小車的速度隨時間變化的規(guī)律?！菊n后作業(yè)】1如圖所示是同一打點計時器打出的4條紙帶，哪條紙帶的加速度最大()2本實驗中，所用電源為50 Hz交流電，關于計數(shù)點間時間間隔的下列說法中正確的是()A每隔4個點取一個計數(shù)點，則計數(shù)點間的時間間隔為0.10 sB每隔4個點取一個計數(shù)點，則計數(shù)點間的時間間隔為0.08 sC每隔5個點取一個計數(shù)點，則計數(shù)點間的時間間隔為0.10 sD每隔5個點取一個計數(shù)點，則計數(shù)點間的時間間隔為0.08 s3運動小車拖動的紙帶經(jīng)過電火花計

10、時器后，在紙帶上留下的點中有6個連續(xù)清晰的點，測出這6個點的第1點到第6點的距離為18 cm，則( )A小車運動的平均速度為0.03 m/sB小車運動的平均速度為1.5 m/sC小車運動的平均速度為1.8 m/sD小車運動的平均速度為180 m/s4(多選)如圖所示為某次實驗中打出的一條經(jīng)過處理后的紙帶，圖中O為小車運動的起始點，A為所選取的第一個計數(shù)點，O點到A點之間有部分點不清晰，相鄰兩個計數(shù)點之間有4個點未畫出，電源頻率為50 Hz，用毫米刻度尺測量后可直接算出( )從O點到F點運動的時間 B從A點到F點運動的平均速度eq xto(v)CC點的瞬時速度vC DG點的瞬時速度vG5(多選)

11、在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，下列方法中有助于減小實驗誤差的是( )A選取計數(shù)點，把每打5個點的時間間隔作為一個時間單位B使小車運動的加速度盡量小些C舍去紙帶上開始時密集的點，只利用點跡清晰、點間間隔適當?shù)哪且徊糠诌M行測量計算D適當增加掛在細繩下鉤碼的個數(shù)6在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，使用電火花計時器(所用交流電的頻率為50 Hz)，得到如圖所示的紙帶。圖中的點為計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點間還有4個點未畫出來，下列表述正確的是()A實驗時應先放開紙帶再接通電源B從紙帶上不可能求出計數(shù)點C對應的速率C從紙帶上可以求出計數(shù)點B對應的速率D相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔為0.02

12、 s7在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，下列說法中正確的是( )A長木板一定要水平擺放B使用刻度尺測量長度時，不必估讀C使用刻度尺測量長度時，要估讀到最小刻度的下一位D作vt圖象時，所描線必須經(jīng)過每一個點8在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，算出小車經(jīng)過各計數(shù)點的瞬時速度如下：計數(shù)點序號123456計數(shù)點對應的時刻/s0.10.20.30.40.50.6通過計數(shù)點時的速度/(cms1)44.062.081.0100.0110.0168.0為了算出加速度(不變)，合理的方法是( )A根據(jù)任意兩個計數(shù)點的速度，用公式aeq f(v,t)算出加速度B根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出vt圖象，量出其

13、傾角，由公式atan算出加速度C根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出v t圖象，由圖線上間隔較遠的兩點所對應的速度，用公式aeq f(v,t)算出加速度D依次算出通過連續(xù)兩個計數(shù)點間的加速度，算出平均值作為小車的加速度9在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，按照實驗進行的先后順序，將下述步驟的代號填在橫線上_。A把穿過打點計時器的紙帶固定在小車后面B把打點計時器固定在長木板沒有定滑輪的一端，并連好電路C換上新的紙帶，再重做兩次D把長木板平放在實驗桌上，并使定滑輪伸出桌面E使小車停在靠近打點計時器處，接通電源，放開小車，讓小車運動F把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，下邊吊著合適的鉤碼G斷開電源，取出紙帶1

14、0在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，打點計時器接在50 Hz的低壓交變電源上。某同學在打出的紙帶上每5點取一個計數(shù)點，共取了A、B、C、D、E、F六個計數(shù)點(每相鄰兩個計數(shù)點間的四個點未畫出)，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。(1)請你在XOY坐標系中用最簡潔的方法作出能表示vt關系的圖線(在圖2中作答)，并指出哪個軸相當于v軸？_。(2)從第一個計數(shù)點開始計時，為了求出0.15 s時刻的瞬時速度，需要測出哪一段紙帶的長度？_。(3)若測得a段紙帶的長度為2.0 cm，e段紙帶的長度為10.0 cm，則可求出加速度的大小為_ m/s2。11如圖甲所示，用打點計時器記錄小車的運動情況。小車開始在水平玻璃板上運動，后來在薄布面上做減速運動。所打出的紙帶及相鄰兩點間的距離(單位：cm)如圖乙所示，紙帶上相鄰兩點間對應的時間間隔為0.02 s。試用作圖法(vt圖象)求出小車在玻璃板上的運動速度?！緟⒖即鸢浮侩S堂作業(yè)： ，（6V以下低壓交流電源， 刻度尺） 2. AD 3.v1=16.50cm/s；v2=21.40cm/s；v3=26.30cm/s；v4=31.35cm/s；v5=36.30cm/s；略；小車的速度隨時間均勻增加。課后作業(yè)A 2.A