2019秋人教版高中物理必修1教學課件：第二章勻變速直線運動的研究第1節(jié)實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律

第1節(jié)實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律任務1：觀察生活現(xiàn)象，提出研究問題．任務2：兩種測量速度的方法．任務3：用打點計時器研究小車運動、獲取并記錄數(shù)據(jù)．任務4：處理數(shù)據(jù)、尋找規(guī)律．學習目標問題情景：馬路上灑水車灑完水后車子滴下的水漬任務1：觀察生活現(xiàn)象，提出研究問題問題1.從水跡能否看出車的運動情況?2.要知道車在某一位置(時刻)的速度需要測量哪些物理量?3.如果在實驗室條件下研究小車的運動情況，你怎樣設計實驗方案?需要測量什么物理量?器材是什么?問題提示素養(yǎng)目標1.從水跡能否看出車的運動情況?車向左運動，速度越來越大能將灑水車與打點計時器的工作原理進行類比，分析水跡獲知車的運動(科學思維)會根據(jù)實驗目的選擇實驗器材(科學探究)2.要知道車在某一位置(時刻)的速度需要測量哪些物理量?水滴之間的距離和滴水時間間隔3.如果在實驗室條件下研究小車的運動情況，你怎樣設計實驗方案?需要測量什么物理量?器材是什么?可以用小車連接打點計時器，通過分析紙帶來測量速度任務2：兩種測量速度的方法問題情景：氣墊導軌及數(shù)字計時器如圖所示，打點計時器如圖所示問題1.如圖，滑塊在恒定牽引力作用下從同一位置多次釋放，改變擋光片的寬度，記錄對應擋光片寬度和時間，計算平均速度．得到的平均速度有何規(guī)律?2.用excel做出平均速度和擋光片寬度關系圖像．圖線有什么特點?若要測量瞬時速度，擋光片應該滿足什么條件?3.如果要研究速度隨時間的變化規(guī)律，可否用氣墊導軌這一裝置?為什么?4.如圖，小車后面拖一條紙帶，連接打點計時器，紙帶上打出的點跡是否反映了小車的運動情況?用這種方法是否可以研究滑塊運動速度隨時間的變化規(guī)律?問題提示素養(yǎng)目標1.如圖，滑塊在恒定牽引力作用下從同一位置多次釋放，改變擋光片的寬度，記錄對應擋光片寬度和時間，計算平均速度，得到的平均速度有何規(guī)律?大致相等理解測量滑塊速度的依據(jù)(物理觀念)，會運用極限思想理解平均速度與瞬時速度的關系(科學思維)2.用excel做出平均速度和擋光片寬度關系圖像．圖線有什么特點?若要測量瞬時速度，擋光片應該滿足什么條件?測量瞬時速度，擋光片寬度盡量小3.如果要研究速度隨時間的變化規(guī)律，可否用氣墊導軌這一裝置?為什么?氣墊導軌的光電門能記錄擋光的時間間隔，很難記錄多個位置對應的時刻認識氣墊導軌很難同時確定多個位置的時(科學探究)4.如圖，小車后面拖一條紙帶，連接打點計時器，紙帶上打出的點跡是否反映了小車的運動情況?用這種方法是否可以研究滑塊運動速度隨時間的變化規(guī)律?打點紙帶可以記錄小車的運動情況可以認識小車的運動與紙帶的運動具有相同性，可通過研究紙帶的運動來研究小車的運動(科學思維)任務3：用打點計時器研究小車運動、獲取并記錄數(shù)據(jù)問題情景:如圖所示問題1.按圖1所示進行器材安裝時，要注意什么問題?2.開始釋放小車時，小車靠近還是遠離打點計時器?是先接通電源，再放開小車，還是先放小車后接通電源?完成實驗后應及時做什么?3.測量計數(shù)點間距離時，讀數(shù)時如果以cm做單位，需要保留幾位小數(shù)?4.圖2中，選幾個計時點間隔的時間作為計時單位比較合理?5.要進行幾次測量，設計怎樣的實驗數(shù)據(jù)記錄表，才能進行小車速度隨時間變化規(guī)律的探究?圖1圖2問題提示素養(yǎng)目標1.按圖1所示進行器材安裝時，要注意什么問題?小車靠近打點計時器、紙帶與木板平行、細繩與木板平行會正確安裝實驗器材、進行規(guī)范的實驗操作(科學探究)會標出合理的計數(shù)點并進行測量(科學探究)2.開始釋放小車時，小車靠近還是遠離打點計時器?是先接通電源，再放開小車，還是先放小車后接通電源?完成實驗后應及時做什么?小車靠近打點計時器先接通電源完成實驗及時關閉電源3.測量計數(shù)點間距離時，讀數(shù)時如果以cm做單位，需要保留幾位小數(shù)?2位4.圖2中，選幾個計時點間隔的時間作為計數(shù)單位比較合理?常選取5個點5.要進行幾次測量，設計怎樣的實驗數(shù)據(jù)記錄表，才能進行小車速度隨時間變化規(guī)律的探究?打出的紙帶上的點盡量多會設計表格記錄實驗數(shù)據(jù)(科學探究)任務4：數(shù)據(jù)處理、尋找規(guī)律問題情景:如圖所示為一組紙帶及數(shù)據(jù)記錄表格問題1.根據(jù)表中計算出的速度，你能看出小車的速度隨時間如何變化嗎?2.怎樣更直觀、形象地反映小車速度隨時間變化的規(guī)律?3.作圖前，怎樣給坐標軸定標?4.你能確定除描出點外的其它時刻小車的速度嗎?5.連線連續(xù)、平滑的依據(jù)是什么?是否還應有其它考慮?是否所有的點都要在連線上?6.小車運動的v－t圖像是什么圖形?說明小車運動的速度隨時間變化有什么規(guī)律?7.你能從圖線中得到有關運動的哪些信息?問題提示素養(yǎng)目標1.根據(jù)表中計算出的速度，你能看出小車的速度隨時間如何變化嗎?不能2.怎樣更直觀、形象地反映小車速度隨時間變化的規(guī)律?做出圖象3.作圖前，怎樣給坐標軸定標?圖象充滿坐標空間4.你能確定除描出點外的其他時刻小車的速度嗎?根據(jù)畫出的圖線來確定5.連線連續(xù)、平滑的依據(jù)是什么?是否還應有其它考慮?是否所有的點都要在連線上?速度不能突變，所以要連續(xù)、平滑離線較遠的點要舍去直線，速度隨時間均勻變化7.你能從圖線中得到有關運動的哪些信息?任意時刻物體的速度小結實驗數(shù)據(jù)處理1.瞬時速度的計算正確使用毫米刻度尺測量每個計數(shù)點與第一個計數(shù)點間的距離，再得出每相鄰兩個計數(shù)點間的距離Δx1，Δx2，Δx3，…，如圖所示。由于各計數(shù)點的時間間隔比較短，可以用平均速度來代替瞬時速度。即v1=

，v2=

，…，然后將各計數(shù)點對應的時刻與求出的瞬時速度填入設計的表格中。計數(shù)點序號12345計數(shù)點對應的時刻t/s0.100.200.300.400.50通過計數(shù)點時的速度v/（m·s-1）

2.作v-t圖象以速度v為縱軸、時間t為橫軸建立直角坐標系，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，選定合適的坐標標度，在直角坐標系中描點，用平滑的曲線連接描繪出的各點，要使盡可能多的點分布在線上，不在線上的點應大致分布在線的兩側，個別偏離較遠的點往往是因為錯誤造成的，應舍去不用。得出v-t圖象如圖所示。

3.實驗結論通過直接分析圖象的特點得到小車運動的v-t圖象是一條傾斜的直線，那么當時間增加相同的值Δt時，速度也會增加相同的值Δv?？梢缘贸鼋Y論：小車的速度隨時間均勻增加（或變化）。?？碱}型題組一實驗操作及注意事項題1在測定勻變速直線運動加速度的實驗中，某同學操作中有以下實驗步驟：A.拉住紙帶，將小車移至靠近打點計時器處，先放開紙帶注意操作順序，再接通電源B.將打點計時器固定在長木板上，并接好電路C.把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，下面吊著適當重的鉤碼，放手后看小車是否能在木板上做平穩(wěn)的加速運動D.取下紙帶E.把一端附有定滑輪的長木板平放在實驗桌上，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（1）其中錯誤或遺漏的步驟有（遺漏步驟可編上序號G、H……）

。（2）將以上步驟完善并按合理順序寫在橫線上：

?！羰褂么螯c計時器進行實驗的步驟實驗步驟可簡化為：放置→固定→連接→先接后放，開始實驗→重復實驗→數(shù)據(jù)分析。同時要注意幾點：固定時定滑輪要伸出桌面；打點計時器固定于遠離定滑輪一端；開始實驗時先接通電源，后釋放小車?！窘馕觥吭谟么螯c計時器測定勻變速直線運動加速度的實驗中，要先接通電源，后放開紙帶；在取下紙帶前要先斷開電源；為了減小實驗誤差，要重復實驗兩次，即打出三條紙帶，然后選擇比較理想的紙帶進行處理?！敬鸢浮浚?）①A中應先接通電源，再放開紙帶；②D中取下紙帶前應先斷開電源；③補充步驟G：換上新紙帶，重復操作兩次（2）EBCFADG題2［多選］關于用打點計時器探究小車速度隨時間變化規(guī)律的實驗，下列說法正確的是（）A.打點計時器應固定在長木板上，且靠近附有滑輪一端B.開始實驗時小車應靠近打點計時器C.應先接通電源，待打點穩(wěn)定后再釋放小車D.牽引小車的鉤碼個數(shù)越多越好BC題3在用打點計時器“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，下述測量相鄰兩計數(shù)點間距離的方法正確的是（）A.當某兩個計數(shù)點間的距離較大時，可以用短尺進行分段測量B.當某兩個計數(shù)點間的距離較小時，可以用短尺一次把它測完C.當測量兩個相鄰計數(shù)點間的距離時，應該用毫米刻度尺的零刻度線對準起點，讀出各計數(shù)點的刻度值，然后逐一相減，得到相鄰兩個計數(shù)點距離的數(shù)值D.分別測出每兩個計數(shù)點間的距離，這樣便于記錄C題4在用打點計時器測速度的實驗中：（1）如圖1所示，是某同學利用打點計時器得到的表示小車運動過程的一條清晰紙帶，紙帶上兩相鄰計數(shù)點間還有四個點沒有與每隔五個點取一個計數(shù)點是等效的畫出，打點計時器打點的時間間隔t=0.02s，其中x1=7.05cm、x2=7.68cm、x3=8.33cm、x4=8.95cm、x5=9.61cm、x6=10.23cm。

下表列出了打點計時器打下B、C、F點時小車的瞬時速度，請在表中填入打點計時器打下D、E兩點時小車的瞬時速度。（小數(shù)點后保留三位數(shù)字）

（2）以A點為計時起點，在坐標圖（圖2）中作出小車的v-t圖像。（3）根據(jù)你作出的小車的v-t圖像計算出小車的加速度a=

m/s2。題組二利用紙帶處理實驗數(shù)據(jù)位置BCDEF速度/（m·s-1）0.7370.801

0.992圖1圖2圖2-1-3◆描繪圖像時描點擬合的方法（1）為了描述實驗中測量值之間的關系，先將其在坐標系中描點，然后用一條平滑的曲線擬合這些點，不能用折線連接這些點。（2）本實驗若沒有實驗誤差，代表小車速度與時間關系的點將全部落在某條直線上。這樣，我們作一條直線，使同一次實驗得到的各點盡量在這條直線上，落不到直線上的各點，應均勻分布在直線的兩側。題5[2019·廣州荔灣區(qū)高一期末］某同學在探究小車速度隨時間變化的規(guī)律時，對打出的一條紙帶進行研究，從O點開始每5個計時點作為一個計數(shù)點（中間4個打點未畫出，電源頻率為50赫茲），計數(shù)點分別為A、B、C、D、E，該同學已求出各計數(shù)點對應的速度，其數(shù)值見下表。（結果保留兩位有效數(shù)字）（1）根據(jù)以上數(shù)據(jù)在所給的坐標圖中作出小車的v-t圖線（計數(shù)點O為計時起點，適當標出橫、縱坐標刻度）。

（2）計數(shù)點O對應的速度為

m/s，加速度為

m/s2。（保留兩位有效數(shù)字）計數(shù)點ABCDE速度/（m·s-1）0.700.911.101.301.49

題6在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中，打點計時器使用的交流電源頻率為50Hz，記錄小車運動的一段紙帶如圖所示，在紙帶上選擇A、B、C、D、E、F六個計數(shù)點，相鄰計數(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點時小車的速度，填入表中：

（2）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在圖中作出小車運動的v-t圖線，并分析小車速度隨時間的變化規(guī)律。

（3）根據(jù)作出的v-t圖線可得小車運動的加速度為

m/s2。計數(shù)點序號BCDE計數(shù)點對應的時刻t/s00.10.20.3通過計數(shù)點時小車的速度v/（m·s-1）0.25

0.45

0.350.551題組三實驗方案創(chuàng)新題7圖是小球沿斜面滾下的頻閃照片，照片中每兩個相鄰小球影像的時間間隔是0.1s小球在不同時刻處于不同的刻度位置，這樣便記錄了小球運動的時間。小球運動的位移可以用刻度尺測量。（1）試作出小球滾下過程的v-t圖像。（2）求出小球滾下過程的加速度。題8小明同學在學習了DIS實驗后，設計了一個測物體瞬時速度的實驗，其裝置如圖所示。在小車上固定擋光片，使擋光片的前端與車頭齊平，將光電門傳感器固定在軌道側面，墊高軌道的一端。小明同學將小車從該端同一位置由靜止釋放，獲得了幾組實驗數(shù)據(jù)。則以下表述正確的是（）①四個擋光片中，擋光片Ⅰ的寬度最?、谒膫€擋光片中，擋光片Ⅳ的寬度最?、鬯拇螌嶒炛?，第一次實驗測得的速度最接近小車車頭到達光電門時的瞬時速度④四次實驗中，第四次實驗測得的速度最接近小車車頭到達光電門時的瞬時速度A.①③ B.②③ C.①④ D.②④實驗次序不同的擋光片通過光電門的時間/s速度/（m·s-1）第一次Ⅰ0.230440.347第二次Ⅱ0.174640.344第三次Ⅲ0.116620.343第四次Ⅳ0.058500.342D題9做直線運動的小車，牽引一條通過打點計時器的紙帶，交流電源的頻率是50Hz，由紙帶上打出的某一個點開始，每5個點剪下一段紙帶，每一小段紙帶的一端與x軸重合，兩邊與y軸平行，將紙帶貼在坐標系中，如圖所示。（1）仔細研究圖像，找出小車在連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之間存在的關系；（2）設Δt=0.1s，請畫出該小車的v-t圖像；（3）根據(jù)圖像求其加速度。謝謝！長風破浪會有時，直掛云帆濟滄海。努力，終會有所收獲，功夫不負有心人。以銅為鏡，可以正衣冠；以古為鏡，可以知興替；以人為鏡，可以明得失。前進的路上，要不斷反思、關照自己的不足，學習更多東西，更進一步。窮則獨善其身，達則兼濟天下。現(xiàn)代社會，有很多人，鉆進錢眼，不惜違法亂紀；做人，窮，也要窮的有骨氣！古之立大事者，不惟有超世之才，亦必有堅忍不拔之志。想干成大事，除了勤于修煉才華和能力，更重要的是要能堅持下來。士不可以不弘毅，任重而道遠。仁以為己任，不亦重乎?死而后已，不亦遠乎?心中有理想，腳下的路再遠，也不會迷失方向。太上有立德，其次有立功，其次有立言，雖久不廢，此謂不朽。任何事業(yè)，學業(yè)的基礎，都要以自身品德的修煉為根基。飯疏食，飲水，曲肱而枕之，樂亦在其中矣。不義而富且貴，于我如浮云。財富如浮云，生不帶來，死不帶去，真正留下的，是我們對這個世界的貢獻。英雄者，胸懷大志，腹有良策，有包藏宇宙之機，吞吐天地之志者也英雄氣概，威壓八萬里，體恤弱小，善德加身。老當益壯，寧移白首之心；窮且益堅，不墜青云之志老去的只是身體，心靈可以永遠保持豐盛。樂民之樂者，民亦樂其樂；憂民之憂者，民亦憂其憂。做領導，要能體恤下屬，一味打壓，盡失民心。勿以惡小而為之，勿以善小而不為。越是微小的事情，越見品質。學而不知道，與不學同；知而不能行，與不知同。知行合一，方可成就事業(yè)。以家為家，以鄉(xiāng)為鄉(xiāng)，以國為國，以天下為天下。若是天下人都能互相體諒，紛擾世事可以停歇。志不強者智不達，言不信者行不果。立志越高，所需要的能力越強，相應的，逼迫自己所學的，也就越多。臣心一片磁針石，不指南方不肯休。忠心，也是很多現(xiàn)代人缺乏的精神。吾日三省乎吾身。為人謀而不忠乎?與朋友交而不信乎?傳不習乎?若人人皆每日反省自身，世間又會多出多少君子。人人好公，則天下太平；人人營私，則天下大亂。給世界和身邊人，多一點寬容，多一份擔當。為天地立心，為生民立命，為往圣繼絕學，為萬世開太平。立千古大志，乃是圣人也。丹青不知老將至，貧賤于我如浮云。淡看世間事，心情如浮云天行健，君子以自強不息。地勢坤，君子以厚德載物。君子，生在世間，當靠自己拼搏奮斗。博學之，審問之，慎思之，明辨之，篤行之。進學之道，一步步逼近真相，逼近更高。百學須先立志。天下大事，不立志，難成！海納百川，有容乃大；壁立千仞，無欲則剛做人，心胸要寬廣。其身正，不令而行；其身不正，雖令不從。身心端正，方可知行合一。子曰:“知者不惑，仁者不憂，勇者不懼?！闭嬲M者，不會把時間耗費在負性情緒上。好學近乎知，力行近乎仁，知恥近乎勇。力行善事，有羞恥之心，方可成君子。操千曲爾后曉聲，觀千劍爾后識器做學問和學技術，都需要無數(shù)次的練習。第一個青春是上帝給的；第二個的青春是靠自己努力當眼淚流盡的時候，留下的應該是堅強。人總是珍惜未得到的，而遺忘了所擁有的。誰傷害過你，誰擊潰過你，都不重要。重要的是誰讓你重現(xiàn)笑容。幸運并非沒有恐懼和煩惱；厄運并非沒有安慰與希望。你不要一直不滿人家，你應該一直檢討自己才對。不滿人家，是苦了你自己。最深的孤獨不是長久的一個人，而是心里沒有了任何期望。要銘記在心；每一天都是一年中最完美的日子。只因幸福只是一個過往，沉溺在幸福中的人；一直不知道幸福卻很短暫。一個人的價值，應該看他貢獻什么，而不應當看他取得什么。做個明媚的女子。不傾國，不傾城，只傾其所有過的生活。生活就是生下來，活下去。人生最美的是過程，最難的是相知，最苦的是等待，最幸福的是真愛，最后悔的是錯過。兩個人在一起能過就好好過！不能過就麻利點分開。當一個人真正覺悟的一刻，他放下追尋外在世界的財富，而開始追尋他內(nèi)心世界的真正財富。人若軟弱就是自己最大的敵人。日出東海落西山，愁也一天，喜也一天。遇事不轉牛角尖，人也舒坦，心也舒坦。烏云總會被驅散的，即使它籠罩了整個地球。心態(tài)便是黑暗中的那一盞明燈，可以照亮整個世界。生活不是單行線，一條路走不通，你可以轉彎。給我一場車禍。要么失憶。要么死。有些人說：我愛你、又不是說我只愛你一個。生命太過短暫，今天放棄了明天不一定能得到。刪掉了關于你的一切，唯獨刪不掉關于你的回憶。任何事都是有可能的。所以別放棄，相信自己，你可以做到的。、相信自己，堅信自己的目標，去承受常人承受不了的磨難與挫折，不斷去努力、去奮斗，成功最終就會是你的！既然愛，為什么不說出口，有些東西失去了，就在也回不來了！對于人來說，問心無愧是最舒服的枕頭。嫉妒他人，表明他人的成功，被人嫉妒，表明自己成功。在人之上，要把人當人；在人之下，要把自己當人。人不怕卑微，就怕失去希望，期待明天，期待陽光，人就會從卑微中站起來，帶著封存夢想