人教版高中物理必修一 （實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律）勻變速直線運動的研究教育教學(xué)課件

實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律第二章勻變速直線運動的研究

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動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動內(nèi)容講解一、實驗?zāi)康难芯啃≤囋谥匚餇恳滤俣入S時間變化的規(guī)律二、實驗原理與實驗設(shè)計如何設(shè)計實驗測量哪些物理量怎樣測量這些物理量三、實驗器材需要哪些器材三、實驗器材打點計時器（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)行實驗（1）裝置器材，把小車停在靠近打點計時器的位置。（2）啟動計時器，然后放開小車，讓它拖著紙帶運動。（3）等小車運動至軌道的另一端，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，再做兩次實驗。實驗步驟四、進(jìn)行實驗（1）先接通電源，再施放小車。（2）打點完畢立即關(guān)閉電源。注意事項五、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。（2）可選擇一定間隔（如0.1s）的數(shù)據(jù)點進(jìn)行測量，并求出打這些點時的瞬時速度。（3）對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)點落在這條直線上。（2）舍棄個別的離要作的這條直線較遠(yuǎn)的點。（3）若不能讓所有的點都落在要作的這條直線上，則這些點平均分布在這條直線的兩側(cè)。典題剖析典題剖析例1

在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中，某同學(xué)的實驗操作步驟如下，試找出其中的錯誤和遺漏的步驟(遺漏步驟可編上序號G)。A.拉住紙帶，將小車移到靠近打點計時器的一端后，放開紙帶，再接通電源B.將打點計時器固定在長木板無滑輪一端，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，并穿過打點計時器的限位孔F.從所打的紙帶中選取理想的紙帶進(jìn)行測量分析錯誤和遺漏：（1）______________________________________________________________（2）______________________________________________________________（3）G：___________________________________________________________正確的步驟順序為：____________________________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)實驗兩次BECADGF典題剖析例2在用電火花計時器“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，圖甲是一次記錄小車運動情況的紙帶，圖中A、B、C、D、E為相鄰的計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間還有四個點未畫出。(電源頻率為50Hz)(1)根據(jù)運動學(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在用電火花計時器“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，圖甲是一次記錄小車運動情況的紙帶，圖中A、B、C、D、E為相鄰的計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間還有四個點未畫出。(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點時開始計時).利用紙帶上的數(shù)據(jù)求出小車運動的加速度a＝________m/s2(保留三位有效數(shù)字)。12.6典題剖析例2在用電火花計時器“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，圖甲是一次記錄小車運動情況的紙帶，圖中A、B、C、D、E為相鄰的計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間還有四個點未畫出。(電源頻率為50Hz)(3)將圖線延長與縱軸相交，交點的縱坐標(biāo)是0.12m/s，此交點的物理意義是：___________________________________________________________。此交點表示A點開始計時時，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動的研究2.1

實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律

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

圖像3．兩種打點計時器研究某一種運動的特點和規(guī)律，一般要從某個具體事例開始。高鐵出站時，可以近似看成變速直線運動，那么在它出站的過程中，速度隨時間是怎么變化的？問題引入二、知識講解——實驗思路我們用重物牽引小車的運動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間變化的規(guī)律，我們該如何設(shè)計這個實驗？又要測量哪些物理量？選用什么器材？實驗原理要探究小車速度隨時間變化的規(guī)律，就要測量小車在不同時刻的瞬時速度，這就要用到打點計時器。二、知識講解——實驗思路回顧用打點計時器測量瞬時速度，需要哪些實驗器材？本實驗又需要哪些實驗器材？實驗儀器打點計時器（帶導(dǎo)線）、交變電源、紙帶、一端帶有定滑輪的長木板、小車、細(xì)繩、槽碼、刻度尺、復(fù)寫紙、坐標(biāo)紙。二、知識講解——實驗思路除了利用打點計時器來設(shè)計這個實驗外，我們還可以利用什么來測量小車的瞬時速度？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)的去測量小車的瞬時速度。二、知識講解——實驗思路實驗步驟（1）要把打點計時器固定在長木板上，把紙帶穿過打點計時器，連在小車的后面。（2）把小車停在靠近打點計時器的位置。（為什么？）（3）啟動計時器，然后放開小車，讓小車拖著紙帶運動，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、知識講解——進(jìn)行實驗數(shù)據(jù)記錄為了便于測量，舍棄開頭一些密集的點，從一個適當(dāng)?shù)狞c開始作為計數(shù)0點，之后每隔0.1s（或更短）取一個計數(shù)點進(jìn)行測量，記入自己設(shè)計的表格。回顧第一章測量瞬時速度的實驗計算各點的瞬時速度的方法，計算本實驗中各點的瞬時速度，記錄各點的瞬時速度。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)二、知識講解——進(jìn)行實驗注意事項紙帶穿過限位孔后，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，確保小車運動過程是沿木板縱軸方向的直線。加速度不能太小，避免相對誤差較大。計數(shù)點的間隔不能太大，也不能過小。二、知識講解——進(jìn)行實驗思考根據(jù)表中數(shù)據(jù)，小車隨時間變化有什么規(guī)律？速度的變化快慢，應(yīng)該怎么分析呢？請分析各加速度，看看有什么規(guī)律？如果不計算加速度，有什么好方法可以形象的看出小車速度隨時間變化的規(guī)律？二、知識講解——數(shù)據(jù)處理繪制v-t圖像以速度v為縱軸、時間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；用一條平滑曲線（包括直線）“擬合”這些點。畫圖線時要使它兩側(cè)的點數(shù)大致相同。二、知識講解——數(shù)據(jù)處理根據(jù)實驗測得的數(shù)據(jù)描出的坐標(biāo)點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

圖像是實際情況的理想化，是研究實際運動抽象出的一種理想化運動模型。繪制v-t圖像v

/(m·s-1)t

/sO由圖像可以看出，速度隨時間均勻變化，所以本實驗中小車做的是一個速度均勻變化的直線運動。二、知識講解——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。用計算機繪制v-t圖像二、知識講解——數(shù)據(jù)處理1．實驗原理2．實驗儀器3．實驗步驟4．?dāng)?shù)據(jù)分析：（1）v-t圖像是一個理想化的運動模型（2）小車的速度隨時間均勻變化三、小結(jié)四、練習(xí)1．列車沿長直坡路向下行駛。開始時速度表上的示數(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）作出列車速度與時間關(guān)系的v-t圖像。時間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．下列實驗過程中正確使用打點計時器的步驟順序是（）啟動電源，讓小車水平拉動紙帶，紙帶上就打出一行小點關(guān)掉電源取下紙帶，從能夠看清的某個點開始，往后每5個點取一個計數(shù)點了解打點計時器的結(jié)構(gòu)，然后把它固定在長木板上把紙帶裝好用刻度尺測量從第一個點到每一個計數(shù)點的距離A．④⑤①②③⑥B．④⑤①⑥③②

C．④⑤①③②⑥D(zhuǎn)．④⑤①②⑥③

A四、練習(xí)3．關(guān)于“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗操作，下列說法錯誤的是