人教版物理高一2.1 實(shí)驗(yàn)：探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律1(共28張PPT)

第第頁(yè)人教版物理高一2.1實(shí)驗(yàn)：探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律1(共28張PPT)(共28張PPT)

2.1探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律

學(xué)習(xí)目標(biāo)01040203會(huì)利用vt圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)會(huì)利用平均速度求瞬時(shí)速度能根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求加速度掌握實(shí)驗(yàn)原理、數(shù)據(jù)處理、誤差分析等問(wèn)題新課引入

運(yùn)動(dòng)的描述

研究運(yùn)動(dòng)的

兩個(gè)基本概念

描述運(yùn)動(dòng)的

三個(gè)物理量

質(zhì)點(diǎn)(研究對(duì)象的理想模型）

位移(位置的變化）

速度(位置的變化快慢）

加速度(速度的變化快慢）

參考系(研究運(yùn)動(dòng)的參照物體）

思考：研究一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)要用到學(xué)過(guò)的哪些概念及物理量？

思考：要研究小車(chē)在重物牽引下速度隨時(shí)間變化的規(guī)律，你認(rèn)為如何設(shè)計(jì)此實(shí)驗(yàn)

需要測(cè)量哪些物理量

選用什么器材

請(qǐng)你把自己研究的方案寫(xiě)出來(lái)，并和同學(xué)交流。

1.進(jìn)一步練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。

2.會(huì)處理紙帶并會(huì)求各點(diǎn)的瞬時(shí)速度。(重點(diǎn))

3.會(huì)用v-t圖像處理數(shù)據(jù)，并由圖像探究小車(chē)的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律

實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

實(shí)驗(yàn)原理：

1.重物牽引小車(chē)運(yùn)動(dòng)，紙帶點(diǎn)跡研究物體速度時(shí)間的規(guī)律

v1=(x1+x2)/2T,v2=(x2+x3)/2T……

vn＝

2.瞬時(shí)速度的計(jì)算

(1)瞬時(shí)速度的求解方法：

實(shí)驗(yàn)器材：

特別提醒:與電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不同，電火花計(jì)時(shí)器使用交流電壓220V。

電源刻度尺導(dǎo)線(xiàn)

鉤碼

小車(chē)

細(xì)繩

紙帶

打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板

實(shí)驗(yàn)步驟

1．如圖1所示，把一端帶有定滑輪的長(zhǎng)鋁板平放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面．鋁板上放一個(gè)可以左右移動(dòng)的小車(chē)，小車(chē)一端連接穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，另一端連接繞過(guò)滑輪系有槽碼的細(xì)繩．

2．把小車(chē)停在靠近(選填“靠近”或“遠(yuǎn)離”)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置．先啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，后放開(kāi)小車(chē)(選填“啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器”或“放開(kāi)小車(chē)”)，讓小車(chē)拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一行小點(diǎn)．隨后，立即關(guān)閉電源．

3．換上新紙帶，并增減所掛槽碼(或在小車(chē)上放置重物)，再做兩次實(shí)驗(yàn)．

五.注意事項(xiàng)

(1)滑輪不能過(guò)高,細(xì)繩應(yīng)與木板平行。

(2)小車(chē)應(yīng)由緊靠打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處開(kāi)始釋放，在撞擊長(zhǎng)木板末端前應(yīng)讓小車(chē)停止運(yùn)動(dòng),防止小車(chē)從木板上掉下來(lái)。

(3)先接通電源，后讓紙帶運(yùn)動(dòng)。

0

1

2

3

打點(diǎn)周期：0.02s

s

計(jì)時(shí)點(diǎn)：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出來(lái)的點(diǎn)

計(jì)數(shù)點(diǎn)：從計(jì)時(shí)點(diǎn)中選出來(lái)的具有代表性的點(diǎn)

計(jì)數(shù)周期：0.1S

數(shù)據(jù)處理：

處理數(shù)據(jù)

紙帶的處理

（1）測(cè)平均速度

（2）測(cè)瞬時(shí)速度:平均速度→瞬時(shí)速度（如何測(cè)△x）

△t＝？

△x＝？

0

1

2

3

△x0

△x1

△x2

△x3

位置編號(hào)

t/s

X/m

v/(m·s-1)

1

2

3

4

5

求各點(diǎn)瞬時(shí)速度（平均速度→瞬時(shí)速度）

任務(wù)：數(shù)據(jù)處理、尋找規(guī)律

問(wèn)題情境:如圖所示為一組紙帶及數(shù)據(jù)記錄表格

問(wèn)題

1.根據(jù)表中計(jì)算出的速度，你能看出小車(chē)的速度隨時(shí)間如何變化嗎

2.怎樣更直觀、形象地反映小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律

3.作圖前，怎樣給坐標(biāo)軸定標(biāo)

4.你能確定除描出點(diǎn)外的其它時(shí)刻小車(chē)的速度嗎

不能

做出圖像

合理設(shè)置坐標(biāo)值，圖像充滿(mǎn)坐標(biāo)空間

根據(jù)畫(huà)出的圖線(xiàn)來(lái)確定

任務(wù)：數(shù)據(jù)處理、尋找規(guī)律

問(wèn)題情境:如圖所示為一組紙帶及數(shù)據(jù)記錄表格

問(wèn)題

5.連線(xiàn)連續(xù)、平滑的依據(jù)是什么

是否還應(yīng)有其它考慮是否所有的點(diǎn)都要在連線(xiàn)上

6.小車(chē)運(yùn)動(dòng)的v－t圖像是什么圖形說(shuō)明小車(chē)運(yùn)動(dòng)的速度隨時(shí)間變化有什么規(guī)律

7.你能從圖線(xiàn)中得到有關(guān)運(yùn)動(dòng)的哪些信息

速度不能突變，所以要連續(xù)、平滑

離線(xiàn)較遠(yuǎn)的點(diǎn)要舍去

直線(xiàn)，速度隨時(shí)間均勻變化

任意時(shí)刻物體的速度

作v-t圖象

以速度v為縱軸、時(shí)間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，選定合適的坐標(biāo)標(biāo)度，在直角坐標(biāo)系中描點(diǎn)，用平滑的曲線(xiàn)連接描繪出的各點(diǎn)，要使盡可能多的點(diǎn)分布在線(xiàn)上，不在線(xiàn)上的點(diǎn)應(yīng)大致分布在線(xiàn)的兩側(cè)，個(gè)別偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)往往是因?yàn)殄e(cuò)誤造成的，應(yīng)舍去不用。得出v-t圖象如圖所示。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論

通過(guò)直接分析圖象的特點(diǎn)得到小車(chē)運(yùn)動(dòng)的v-t圖象是一條傾斜的直線(xiàn)，那么當(dāng)時(shí)間增加相同的值Δt時(shí)，速度也會(huì)增加相同的值Δv。可以得出結(jié)論：小車(chē)的速度隨時(shí)間均勻增加（或變化）。

例1.判斷正誤

1、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與電火花計(jì)時(shí)器都使用交流電源。（）

2、紙帶上相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔一定是0.02s。（）

3、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作環(huán)境是220v交流電。（）

例2：下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)“練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器”的說(shuō)法，不正確的是（）

A、點(diǎn)跡可以記錄被測(cè)量的物體在一段時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況

B、用平整的紙帶，不讓紙帶卷曲歪斜，有利于減小紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔之間的摩擦

C、紙帶上點(diǎn)跡越密集，說(shuō)明被測(cè)量的物體運(yùn)動(dòng)越快

D、紙帶上的點(diǎn)跡可以反映被測(cè)量的物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間

例3：如圖所示，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz，某次實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，及毫米刻度尺測(cè)量情況如圖所示，紙帶在A、C間的平均速度_________m/s，在A、D間的平均速度為_(kāi)________m/s，B點(diǎn)的瞬時(shí)速度更接近于___________m/s。

課外拓展

頻閃攝影

頻閃攝影又稱(chēng)連閃攝影，是借助于電子閃光燈的連續(xù)閃光，在一個(gè)畫(huà)面上記錄動(dòng)體的連續(xù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程。

專(zhuān)業(yè)的頻閃技術(shù)是在同一張底片上間隔相等的時(shí)間多次曝光獲得的，也就是在同一相片上顯示一個(gè)物體在不同時(shí)刻的位置，其效果就好象在不同時(shí)刻所拍的透明相片重疊在一起，得到一幅在同一個(gè)畫(huà)面內(nèi)有不同時(shí)刻物體影像的頻閃相片，如圖所示。

頻閃攝影從器材上一般分為兩類(lèi)：一是利用自動(dòng)頻率電子閃光燈（簡(jiǎn)稱(chēng)電子頻閃燈）拍攝；二是利用普通閃光燈組拍攝。由于拍攝的工具和方法不同，頻閃照片的效果也各具特色。

電子頻閃燈是一種新型的攝影照明燈具，當(dāng)這種燈充足電后，可以像連發(fā)手槍一樣，一次緊接一次地頻繁閃光。常見(jiàn)的電子頻閃燈如警車(chē)上的電子頻閃燈和舞臺(tái)上用的電子頻閃燈。

課外拓展

高頻電子頻閃燈的閃光頻率可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)，閃光頻率越高，底片曝光次數(shù)越多，在照片上出現(xiàn)的影像也越多。一般來(lái)說(shuō)，這種燈每秒鐘的閃光次數(shù)可達(dá)幾十次甚至上百次。用電子頻閃燈拍攝一個(gè)動(dòng)體時(shí)，畫(huà)面上可以留下幾十個(gè)重疊、錯(cuò)落有致的影像。這些以一定規(guī)律間隔產(chǎn)生的影像，可以給人一種節(jié)奏感強(qiáng)烈的視覺(jué)感受，它可以使人感到新奇，是因?yàn)橛酶咚兕l率將景物凝固在一張畫(huà)面上的視覺(jué)效果，比平時(shí)僅憑肉眼是無(wú)法看到的。

課外拓展

利用頻閃照相照出的照片也可以用來(lái)研究物體的運(yùn)動(dòng)，和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器一樣，都可以記錄物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和位移。如圖為小球沿斜面運(yùn)動(dòng)時(shí)每秒閃光10次拍攝出的頻閃照片，照片中每?jī)蓚€(gè)相鄰小球的影像的時(shí)間間隔就是0.1s，這樣便記錄了物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。而物體的運(yùn)動(dòng)位移則可以用照片中的刻度尺量出。

課外拓展

[練習(xí)]在“探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，如圖給出了從0點(diǎn)開(kāi)始，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的紙帶，其中0、1、2、3、4、5、6都為計(jì)數(shù)點(diǎn)．測(cè)得：s1=1.40cm，s2=1.90cm，s3=2.38cm，s4=2.88cm，s5=3.39cm，s6=3.87cm．那么：

（1）在計(jì)時(shí)器打出點(diǎn)1、2、3、4、5時(shí)，小車(chē)的速度分別為：v1=______cm/s，

v2=_______cm/s，v3=_______cm/s，v4=_______cm/s，v5=______cm/s．

（2）在平面直角坐標(biāo)系中作出速度-時(shí)間圖象．

v/(m/s)

t/s

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.1

0.2

0.3

0.4

答