人教版高中物理必修一 （實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律）勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究教育教學(xué)課件

實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律第二章勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究

新課引入引入新課回憶一下上一章所學(xué)過的內(nèi)容引入新課深入地研究運(yùn)動(dòng)需要知道物理量之間的關(guān)系引入新課研究小車在重物牽引下的運(yùn)動(dòng)內(nèi)容講解一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康难芯啃≤囋谥匚餇恳滤俣入S時(shí)間變化的規(guī)律二、實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量哪些物理量怎樣測(cè)量這些物理量三、實(shí)驗(yàn)器材需要哪些器材三、實(shí)驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（及相配套的電源、復(fù)寫紙、導(dǎo)線）、軌道、小車、細(xì)線、鉤碼、刻度尺、紙帶四、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（1）裝置器材，把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置。（2）啟動(dòng)計(jì)時(shí)器，然后放開小車，讓它拖著紙帶運(yùn)動(dòng)。（3）等小車運(yùn)動(dòng)至軌道的另一端，立即關(guān)閉電源。（4）增減所掛的鉤碼（或在小車上放置重物），更換紙帶，再做兩次實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)步驟四、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（1）先接通電源，再施放小車。（2）打點(diǎn)完畢立即關(guān)閉電源。注意事項(xiàng)五、處理數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)（1）舍棄紙帶開頭一些過于密集的點(diǎn)。（2）可選擇一定間隔（如0.1s）的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，并求出打這些點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度。（3）對(duì)于增減鉤碼后的兩條紙帶，重復(fù)上面的步驟。六、分析數(shù)據(jù)線性擬合數(shù)據(jù)的方法（1）盡可能多得讓數(shù)據(jù)點(diǎn)落在這條直線上。（2）舍棄個(gè)別的離要作的這條直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)。（3）若不能讓所有的點(diǎn)都落在要作的這條直線上，則這些點(diǎn)平均分布在這條直線的兩側(cè)。典題剖析典題剖析例1

在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)操作步驟如下，試找出其中的錯(cuò)誤和遺漏的步驟(遺漏步驟可編上序號(hào)G)。A.拉住紙帶，將小車移到靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端后，放開紙帶，再接通電源B.將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板無(wú)滑輪一端，并接好電路C.把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過定滑輪，下面吊著適當(dāng)?shù)你^碼D.取下紙帶，再斷開電源E.將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔F.從所打的紙帶中選取理想的紙帶進(jìn)行測(cè)量分析錯(cuò)誤和遺漏：（1）______________________________________________________________（2）______________________________________________________________（3）G：___________________________________________________________正確的步驟順序?yàn)椋篲___________________________A中應(yīng)先接通電源，再放開紙帶D中應(yīng)先斷開電源，再取下紙帶換上新紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次BECADGF典題剖析例2在用電火花計(jì)時(shí)器“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，圖甲是一次記錄小車運(yùn)動(dòng)情況的紙帶，圖中A、B、C、D、E為相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出。(電源頻率為50Hz)(1)根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)有關(guān)公式可求得vB＝1.38m/s，vC＝________m/s，vD＝3.90m/s(保留三位有效數(shù)字)。2.64典題剖析例2在用電火花計(jì)時(shí)器“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，圖甲是一次記錄小車運(yùn)動(dòng)情況的紙帶，圖中A、B、C、D、E為相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出。(電源頻率為50Hz)(2)利用求得的數(shù)值在圖乙所示坐標(biāo)紙上作出小車的v－t圖象(從打A點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)).利用紙帶上的數(shù)據(jù)求出小車運(yùn)動(dòng)的加速度a＝________m/s2(保留三位有效數(shù)字)。12.6典題剖析例2在用電火花計(jì)時(shí)器“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，圖甲是一次記錄小車運(yùn)動(dòng)情況的紙帶，圖中A、B、C、D、E為相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出。(電源頻率為50Hz)(3)將圖線延長(zhǎng)與縱軸相交，交點(diǎn)的縱坐標(biāo)是0.12m/s，此交點(diǎn)的物理意義是：___________________________________________________________。此交點(diǎn)表示A點(diǎn)開始計(jì)時(shí)時(shí)，小車的速度為0.12m/s課堂小結(jié)課堂小結(jié)第二章勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究2.1

實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律

目錄一、上節(jié)回溯三、小結(jié)四、練習(xí)二、知識(shí)講解一、上節(jié)回溯1．加速度2．v-t

圖像3．兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究某一種運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和規(guī)律，一般要從某個(gè)具體事例開始。高鐵出站時(shí)，可以近似看成變速直線運(yùn)動(dòng)，那么在它出站的過程中，速度隨時(shí)間是怎么變化的？問題引入二、知識(shí)講解——實(shí)驗(yàn)思路我們用重物牽引小車的運(yùn)動(dòng)代替高鐵出站的過程進(jìn)行研究，那么要研究小車的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律，我們?cè)撊绾卧O(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)？又要測(cè)量哪些物理量？選用什么器材？實(shí)驗(yàn)原理要探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律，就要測(cè)量小車在不同時(shí)刻的瞬時(shí)速度，這就要用到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。二、知識(shí)講解——實(shí)驗(yàn)思路回顧用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量瞬時(shí)速度，需要哪些實(shí)驗(yàn)器材？本實(shí)驗(yàn)又需要哪些實(shí)驗(yàn)器材？實(shí)驗(yàn)儀器打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（帶導(dǎo)線）、交變電源、紙帶、一端帶有定滑輪的長(zhǎng)木板、小車、細(xì)繩、槽碼、刻度尺、復(fù)寫紙、坐標(biāo)紙。二、知識(shí)講解——實(shí)驗(yàn)思路除了利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來(lái)設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)外，我們還可以利用什么來(lái)測(cè)量小車的瞬時(shí)速度？拓展學(xué)習(xí)還可以利用“位移傳感器”、“光電門”等技術(shù)手段更加精準(zhǔn)的去測(cè)量小車的瞬時(shí)速度。二、知識(shí)講解——實(shí)驗(yàn)思路實(shí)驗(yàn)步驟（1）要把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上，把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，連在小車的后面。（2）把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置。（為什么？）（3）啟動(dòng)計(jì)時(shí)器，然后放開小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，紙帶打完后立即關(guān)閉電源。（4）換上新紙帶，增減所掛槽碼（或在小車上放置重物）重復(fù)操作兩次。（為什么？）二、知識(shí)講解——進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄為了便于測(cè)量，舍棄開頭一些密集的點(diǎn)，從一個(gè)適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)開始作為計(jì)數(shù)0點(diǎn)，之后每隔0.1s（或更短）取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，記入自己設(shè)計(jì)的表格?；仡櫟谝徽聹y(cè)量瞬時(shí)速度的實(shí)驗(yàn)計(jì)算各點(diǎn)的瞬時(shí)速度的方法，計(jì)算本實(shí)驗(yàn)中各點(diǎn)的瞬時(shí)速度，記錄各點(diǎn)的瞬時(shí)速度。位置編號(hào)0123456時(shí)間t/s00.10.20.30.40.50.6v1/(m·s-1)v2/(m·s-1)v3/(m·s-1)二、知識(shí)講解——進(jìn)行實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)紙帶穿過限位孔后，即要與木板平面平行，也要與小車、定滑輪、槽碼拉線在一條直線上，且沿木板縱軸中心線方向。要選擇各車輪受力均衡的小車，確保小車運(yùn)動(dòng)過程是沿木板縱軸方向的直線。加速度不能太小，避免相對(duì)誤差較大。計(jì)數(shù)點(diǎn)的間隔不能太大，也不能過小。二、知識(shí)講解——進(jìn)行實(shí)驗(yàn)思考根據(jù)表中數(shù)據(jù)，小車隨時(shí)間變化有什么規(guī)律？速度的變化快慢，應(yīng)該怎么分析呢？請(qǐng)分析各加速度，看看有什么規(guī)律？如果不計(jì)算加速度，有什么好方法可以形象的看出小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律？二、知識(shí)講解——數(shù)據(jù)處理繪制v-t圖像以速度v為縱軸、時(shí)間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系；標(biāo)出物理量和單位；合理標(biāo)定橫縱坐標(biāo)軸分度；根據(jù)數(shù)據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)系中描出坐標(biāo)點(diǎn)；用一條平滑曲線（包括直線）“擬合”這些點(diǎn)。畫圖線時(shí)要使它兩側(cè)的點(diǎn)數(shù)大致相同。二、知識(shí)講解——數(shù)據(jù)處理根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)描出的坐標(biāo)點(diǎn)并不是全都落在直線上，只能大致分布在直線兩側(cè)。因此，v-t

圖像是實(shí)際情況的理想化，是研究實(shí)際運(yùn)動(dòng)抽象出的一種理想化運(yùn)動(dòng)模型。繪制v-t圖像v

/(m·s-1)t

/sO由圖像可以看出，速度隨時(shí)間均勻變化，所以本實(shí)驗(yàn)中小車做的是一個(gè)速度均勻變化的直線運(yùn)動(dòng)。二、知識(shí)講解——數(shù)據(jù)處理信息技術(shù)的發(fā)展使得我們處理數(shù)據(jù)更加的簡(jiǎn)單，借助常用的數(shù)表軟件，可以迅速、準(zhǔn)確地根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)作出v-t圖像，甚至能夠?qū)懗鰣D像所代表的公式。用計(jì)算機(jī)繪制v-t圖像二、知識(shí)講解——數(shù)據(jù)處理1．實(shí)驗(yàn)原理2．實(shí)驗(yàn)儀器3．實(shí)驗(yàn)步驟4．?dāng)?shù)據(jù)分析：（1）v-t圖像是一個(gè)理想化的運(yùn)動(dòng)模型（2）小車的速度隨時(shí)間均勻變化三、小結(jié)四、練習(xí)1．列車沿長(zhǎng)直坡路向下行駛。開始時(shí)速度表上的示數(shù)是54km/h，以后每5s讀取一次數(shù)據(jù)，見表2。（1）在表中填寫以m·s-1為單位表示的速度值。（2）作出列車速度與時(shí)間關(guān)系的v-t圖像。時(shí)間t/s051015202530速度v/(km·h-1)54596570768186速度v/(m·s-1)表2

列車速度表答：（1）15；16；18；19；21；23；242．下列實(shí)驗(yàn)過程中正確使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的步驟順序是（）啟動(dòng)電源，讓小車水平拉動(dòng)紙帶，紙帶上就打出一行小點(diǎn)關(guān)掉電源取下紙帶，從能夠看清的某個(gè)點(diǎn)開始，往后每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)了解打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的結(jié)構(gòu)，然后把它固定在長(zhǎng)木板上把紙帶裝好用刻度尺測(cè)量從第一個(gè)點(diǎn)到每一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離A．④⑤①②③⑥B．④⑤①⑥③②

C．④⑤①③②⑥D(zhuǎn)．④⑤①②⑥③

A四、練習(xí)3．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(shuō)法錯(cuò)誤的是