物理人教版（2019）必修第一册2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律（共19张ppt）
文档属性
| 名称 | 物理人教版（2019）必修第一册2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律（共19张ppt） |
|
|
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 977.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-07-13 00:00:00 | ||
图片预览
文档简介
(共19张PPT)
节
1
第二章
实验：探究小车速度随时间变化的规律
学习目标
任务1：观察生活现象，提出研究问题．
任务2：两种测量速度的方法．
任务3：用打点计时器研究小车运动、获取并记录数据．
任务4：处理数据、寻找规律．
问题情境：马路上洒水车洒完水后车子滴下的水渍
任务1：观察生活现象，提出研究问题
问题
1.从水迹能否看出车的运动情况
2.要知道车在某一位置(时刻)的速度需要测量哪些物理量
3.如果在实验室条件下研究小车的运动情况，你怎样设计实验方案 需要测量什么物理量 器材是什么
车向左运动，速度越来越大
车向左运动，速度越来越大
可以用小车连接打点计时器，通过分析纸带来测量速度
任务2：两种测量速度的方法
问题情境：气垫导轨及数字计时器如图所示，打点计时器如图所示
问题
1.如图，滑块在恒定牵引力作用下从同一位置多次释放，改变挡光片的宽度，记录对应挡光片宽度和时间，计算平均速度．得到的平均速度有何规律
2.用excel做出平均速度和挡光片宽度关系图像．图线有什么特点 若要测量瞬时速度，挡光片应该满足什么条件
大致相等
测量瞬时速度，时间应足够短，则挡光片宽度尽量小
任务2：两种测量速度的方法
问题情境：气垫导轨及数字计时器如图所示，打点计时器如图所示
问题
3.如果要研究速度随时间的变化规律，可否用气垫导轨这一装置 为什么
4.如图，小车后面拖一条纸带，连接打点计时器，纸带上打出的点迹是否反映了小车的运动情况 用这种方法是否可以研究滑块运动速度随时间的变化规律
气垫导轨的光电门能记录挡光的时间间隔，
很难记录多个位置对应的时刻
打点纸带可以记录小车的运动情况
可以
任务3：用打点计时器研究小车运动、获取并记录数据
问题情境:如图所示
图1
图2
问题
1.按图1所示进行器材安装时，要注意什么问题
2.开始释放小车时，小车靠近还是远离打点计时器 是先接通电源，再放开小车，还是先放小车后接通电源 完成实验后应及时做什么
小车靠近打点计时器、纸带与木板平行、
细绳与木板平行
小车靠近打点计时器
先接通电源
完成实验及时关闭电源
任务3：用打点计时器研究小车运动、获取并记录数据
问题情境:如图所示
图1
图2
问题
3.测量计数点间距离时，读数时如果以cm做单位，需要保留几位小数
4.图2中，选几个计时点间隔的时间作为计时单位比较合理
5.要进行几次测量，设计怎样的实验数据记录表，才能进行小车速度随时间变化规律的探究
2位
常选取5个点
可以打多个纸带
打出的纸带上的点尽量多，便于计算瞬时速度
例 在测定匀变速直线运动加速度的实验中，某同学操作中有以下实验步骤：
A.拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，先放开纸带，再接通电源
B.将打点计时器固定在长木板上，并接好电路
C.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码，放手后看小车是否能在木板上做平稳的加速运动
D.取下纸带
E.把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上，并使附有定滑轮的一端伸出桌面
F.将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔
（1）其中错误或遗漏的步骤有（遗漏步骤可编上序号G、H……） 。
（2）将以上步骤完善并按合理顺序写在横线上： 。
◆使用打点计时器进行实验的步骤
实验步骤可简化为：放置→固定→连接→先接后放，开始实验→重复实验→数据分析。同时要注意几点：固定时定滑轮要伸出桌面；打点计时器固定于远离定滑轮一端；开始实验时先接通电源，后释放小车。
解析：在用打点计时器测定匀变速直线运动加速度的实验中，要先接通电源，后放开纸带；在取下纸带前要先断开电源；为了减小实验误差，要重复实验两次，即打出三条纸带，然后选择比较理想的纸带进行处理。
答案：（1）① A中应先接通电源，再放开纸带；② D中取下纸带前应先断开电源；③补充步骤G：换上新纸带，重复操作两次 （2）EBCFADG
任务4：数据处理、寻找规律
问题情境:如图所示为一组纸带及数据记录表格
问题
1.根据表中计算出的速度，你能看出小车的速度随时间如何变化吗
2.怎样更直观、形象地反映小车速度随时间变化的规律
3.作图前，怎样给坐标轴定标
4.你能确定除描出点外的其它时刻小车的速度吗
不能
做出图像
合理设置坐标值，图像充满坐标空间
根据画出的图线来确定
任务4：数据处理、寻找规律
问题情境:如图所示为一组纸带及数据记录表格
问题
5.连线连续、平滑的依据是什么
是否还应有其它考虑 是否所有的点都要在连线上
6.小车运动的v－t图像是什么图形 说明小车运动的速度随时间变化有什么规律
7.你能从图线中得到有关运动的哪些信息
速度不能突变，所以要连续、平滑
离线较远的点要舍去
直线，速度随时间均匀变化
任意时刻物体的速度
实验数据处理
1. 瞬时速度的计算
正确使用毫米刻度尺测量每个计数点与第一个计数点间的距离，再得出每相邻两个计数点间的距离Δx1，Δx2，Δx3，…，如图所示。由于各计数点的时间间隔比较短，可以用平均速度来代替瞬时速度。即v1= ，v2= ，…，然后将各计数点对应的时刻与求出的瞬时速度填入设计的表格中。
计数点序号 1 2 3 4 5
计数点对应的时刻t/s 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50
通过计数点时的速度 v/（m ·s-1）
小结
2.作v-t图象
以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，根据表中的数据，选定合适的坐标标度，在直角坐标系中描点，用平滑的曲线连接描绘出的各点，要使尽可能多的点分布在线上，不在线上的点应大致分布在线的两侧，个别偏离较远的点往往是因为错误造成的，应舍去不用。得出v-t图象如图所示。
3.实验结论
通过直接分析图象的特点得到小车运动的v-t图象是一条倾斜的直线，那么当时间增加相同的值Δt时，速度也会增加相同的值Δv。可以得出结论：小车的速度随时间均匀增加（或变化）。
例 在用打点计时器测速度的实验中：
（1）如图1所示，是某同学利用打点计时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出，打点计时器打点的时间间隔t=0.02 s，其中x1=7.05 cm、x2=7.68 cm、x3=8.33 cm、x4=8.95 cm、x5=9.61 cm、x6=10.23 cm。
下表列出了打点计时器打下B、C、F点时小车的瞬时速度，请在表中填入打点计时器打下D、E两点时小车的瞬时速度。（小数点后保留三位数字）
（2）以A点为计时起点，在坐标图（图2）中作出小车的v-t图像。
（3）根据你作出的小车的v-t图像计算出小车的加速度a= m/s2。
位置 B C D E F
速度/（m·s-1） 0.737 0.801 0.992
图1
图2
图2-1-3
◆描绘图像时描点拟合的方法
（1）为了描述实验中测量值之间的关系，先将其在坐标系中描点，然后用一条平滑的曲线拟合这些点，不能用折线连接这些点。
（2）本实验若没有实验误差，代表小车速度与时间关系的点将全部落在某条直线上。这样，我们作一条直线，使同一次实验得到的各点尽量在这条直线上，落不到直线上的各点，应均匀分布在直线的两侧。
1.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，某同学的操作中有以下实验步骤，其中错误的步骤有 。
A.拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，先释放纸带，再接通电源
B.将打点计时器固定在铝板上，并接好电路
C.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当的槽码
D.取下纸带
E.将纸带固定在小车后部，并穿过打点计时器的限位孔
请补充、改正以上步骤并写出合理的顺序（若有遗漏步骤可编上序号F、G……） 。
AD
改正步骤：A步骤中应先接通电源，再释放纸带；D步骤中取下纸带前应先断开电源。
补充步骤F：换上新纸带，重复实验两次。合理顺序为：BECADF
当堂检测
2. 在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图给出了从0点开始，每五个点取一个计数点的纸带，其中0，1，2，3，4，5，6都为计数点。测得x1=1.40 cm，x2=1.90 cm，x3=2.38 cm，x4=2.88 cm，x5=3.39 cm，x6=3.87 cm。
在打点计时器打出点1、2、3、4、5时，计算出小车的速度v1、v2、v3、v4、v5，并利用描点法作v-t图像，分析小车速度随时间变化的规律。
3.在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，打点计时器使用的交流电源频率为50 Hz，记录小车运动的一段纸带如图所示，在纸带上选择A、B、C、D、E、F六个计数点，相邻计数点之间还有四个点未画出。
（1）由纸带提供的数据求出打下C、E点时小车的速度，填入表中：
（2）根据表中的数据，在图中作出小车运动的v-t图线，并分析小车速度随时间的变化规律。
（3）根据作出的v-t图线可得小车运动的加速度为 m/s2。
计数点序号 B C D E
计数点对应的时刻t/s 0 0.1 0.2 0.3
通过计数点时小车的速度v/（m·s-1） 0.25 0.45
0.35
0.55
1
4.图是小球沿斜面滚下的频闪照片，照片中每两个相邻小球影像的时间间隔是0.1 s，这样便记录了小球运动的时间。小球运动的位移可以用刻度尺测量。
（1）试作出小球滚下过程的v-t图像。
（2）求出小球滚下过程的加速度。
5.［多选］“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，某同学将打点计时器打出的三条纸带分别以间隔相同点迹的方式依次剪成纸条，按先后顺序一端对齐粘在一起，然后用平滑线段将各段纸带顶端的中点连起来，如图所示，则根据纸带的特点即可研究物体的速度随时间的变化规律，以下说法中正确的是（ ）
A.图甲表示小车处于静止状态
B.图乙表示小车做匀速直线运动
C.图乙表示小车的速度随时间均匀增加
D.图丙表示小车的速度先随时间均匀增加，后保持不变
甲 乙 丙
CD
节
1
第二章
实验：探究小车速度随时间变化的规律
学习目标
任务1：观察生活现象，提出研究问题．
任务2：两种测量速度的方法．
任务3：用打点计时器研究小车运动、获取并记录数据．
任务4：处理数据、寻找规律．
问题情境：马路上洒水车洒完水后车子滴下的水渍
任务1：观察生活现象，提出研究问题
问题
1.从水迹能否看出车的运动情况
2.要知道车在某一位置(时刻)的速度需要测量哪些物理量
3.如果在实验室条件下研究小车的运动情况，你怎样设计实验方案 需要测量什么物理量 器材是什么
车向左运动，速度越来越大
车向左运动，速度越来越大
可以用小车连接打点计时器，通过分析纸带来测量速度
任务2：两种测量速度的方法
问题情境：气垫导轨及数字计时器如图所示，打点计时器如图所示
问题
1.如图，滑块在恒定牵引力作用下从同一位置多次释放，改变挡光片的宽度，记录对应挡光片宽度和时间，计算平均速度．得到的平均速度有何规律
2.用excel做出平均速度和挡光片宽度关系图像．图线有什么特点 若要测量瞬时速度，挡光片应该满足什么条件
大致相等
测量瞬时速度，时间应足够短，则挡光片宽度尽量小
任务2：两种测量速度的方法
问题情境：气垫导轨及数字计时器如图所示，打点计时器如图所示
问题
3.如果要研究速度随时间的变化规律，可否用气垫导轨这一装置 为什么
4.如图，小车后面拖一条纸带，连接打点计时器，纸带上打出的点迹是否反映了小车的运动情况 用这种方法是否可以研究滑块运动速度随时间的变化规律
气垫导轨的光电门能记录挡光的时间间隔，
很难记录多个位置对应的时刻
打点纸带可以记录小车的运动情况
可以
任务3：用打点计时器研究小车运动、获取并记录数据
问题情境:如图所示
图1
图2
问题
1.按图1所示进行器材安装时，要注意什么问题
2.开始释放小车时，小车靠近还是远离打点计时器 是先接通电源，再放开小车，还是先放小车后接通电源 完成实验后应及时做什么
小车靠近打点计时器、纸带与木板平行、
细绳与木板平行
小车靠近打点计时器
先接通电源
完成实验及时关闭电源
任务3：用打点计时器研究小车运动、获取并记录数据
问题情境:如图所示
图1
图2
问题
3.测量计数点间距离时，读数时如果以cm做单位，需要保留几位小数
4.图2中，选几个计时点间隔的时间作为计时单位比较合理
5.要进行几次测量，设计怎样的实验数据记录表，才能进行小车速度随时间变化规律的探究
2位
常选取5个点
可以打多个纸带
打出的纸带上的点尽量多，便于计算瞬时速度
例 在测定匀变速直线运动加速度的实验中，某同学操作中有以下实验步骤：
A.拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，先放开纸带，再接通电源
B.将打点计时器固定在长木板上，并接好电路
C.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码，放手后看小车是否能在木板上做平稳的加速运动
D.取下纸带
E.把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上，并使附有定滑轮的一端伸出桌面
F.将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔
（1）其中错误或遗漏的步骤有（遗漏步骤可编上序号G、H……） 。
（2）将以上步骤完善并按合理顺序写在横线上： 。
◆使用打点计时器进行实验的步骤
实验步骤可简化为：放置→固定→连接→先接后放，开始实验→重复实验→数据分析。同时要注意几点：固定时定滑轮要伸出桌面；打点计时器固定于远离定滑轮一端；开始实验时先接通电源，后释放小车。
解析：在用打点计时器测定匀变速直线运动加速度的实验中，要先接通电源，后放开纸带；在取下纸带前要先断开电源；为了减小实验误差，要重复实验两次，即打出三条纸带，然后选择比较理想的纸带进行处理。
答案：（1）① A中应先接通电源，再放开纸带；② D中取下纸带前应先断开电源；③补充步骤G：换上新纸带，重复操作两次 （2）EBCFADG
任务4：数据处理、寻找规律
问题情境:如图所示为一组纸带及数据记录表格
问题
1.根据表中计算出的速度，你能看出小车的速度随时间如何变化吗
2.怎样更直观、形象地反映小车速度随时间变化的规律
3.作图前，怎样给坐标轴定标
4.你能确定除描出点外的其它时刻小车的速度吗
不能
做出图像
合理设置坐标值，图像充满坐标空间
根据画出的图线来确定
任务4：数据处理、寻找规律
问题情境:如图所示为一组纸带及数据记录表格
问题
5.连线连续、平滑的依据是什么
是否还应有其它考虑 是否所有的点都要在连线上
6.小车运动的v－t图像是什么图形 说明小车运动的速度随时间变化有什么规律
7.你能从图线中得到有关运动的哪些信息
速度不能突变，所以要连续、平滑
离线较远的点要舍去
直线，速度随时间均匀变化
任意时刻物体的速度
实验数据处理
1. 瞬时速度的计算
正确使用毫米刻度尺测量每个计数点与第一个计数点间的距离，再得出每相邻两个计数点间的距离Δx1，Δx2，Δx3，…，如图所示。由于各计数点的时间间隔比较短，可以用平均速度来代替瞬时速度。即v1= ，v2= ，…，然后将各计数点对应的时刻与求出的瞬时速度填入设计的表格中。
计数点序号 1 2 3 4 5
计数点对应的时刻t/s 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50
通过计数点时的速度 v/（m ·s-1）
小结
2.作v-t图象
以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，根据表中的数据，选定合适的坐标标度，在直角坐标系中描点，用平滑的曲线连接描绘出的各点，要使尽可能多的点分布在线上，不在线上的点应大致分布在线的两侧，个别偏离较远的点往往是因为错误造成的，应舍去不用。得出v-t图象如图所示。
3.实验结论
通过直接分析图象的特点得到小车运动的v-t图象是一条倾斜的直线，那么当时间增加相同的值Δt时，速度也会增加相同的值Δv。可以得出结论：小车的速度随时间均匀增加（或变化）。
例 在用打点计时器测速度的实验中：
（1）如图1所示，是某同学利用打点计时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出，打点计时器打点的时间间隔t=0.02 s，其中x1=7.05 cm、x2=7.68 cm、x3=8.33 cm、x4=8.95 cm、x5=9.61 cm、x6=10.23 cm。
下表列出了打点计时器打下B、C、F点时小车的瞬时速度，请在表中填入打点计时器打下D、E两点时小车的瞬时速度。（小数点后保留三位数字）
（2）以A点为计时起点，在坐标图（图2）中作出小车的v-t图像。
（3）根据你作出的小车的v-t图像计算出小车的加速度a= m/s2。
位置 B C D E F
速度/（m·s-1） 0.737 0.801 0.992
图1
图2
图2-1-3
◆描绘图像时描点拟合的方法
（1）为了描述实验中测量值之间的关系，先将其在坐标系中描点，然后用一条平滑的曲线拟合这些点，不能用折线连接这些点。
（2）本实验若没有实验误差，代表小车速度与时间关系的点将全部落在某条直线上。这样，我们作一条直线，使同一次实验得到的各点尽量在这条直线上，落不到直线上的各点，应均匀分布在直线的两侧。
1.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，某同学的操作中有以下实验步骤，其中错误的步骤有 。
A.拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，先释放纸带，再接通电源
B.将打点计时器固定在铝板上，并接好电路
C.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当的槽码
D.取下纸带
E.将纸带固定在小车后部，并穿过打点计时器的限位孔
请补充、改正以上步骤并写出合理的顺序（若有遗漏步骤可编上序号F、G……） 。
AD
改正步骤：A步骤中应先接通电源，再释放纸带；D步骤中取下纸带前应先断开电源。
补充步骤F：换上新纸带，重复实验两次。合理顺序为：BECADF
当堂检测
2. 在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图给出了从0点开始，每五个点取一个计数点的纸带，其中0，1，2，3，4，5，6都为计数点。测得x1=1.40 cm，x2=1.90 cm，x3=2.38 cm，x4=2.88 cm，x5=3.39 cm，x6=3.87 cm。
在打点计时器打出点1、2、3、4、5时，计算出小车的速度v1、v2、v3、v4、v5，并利用描点法作v-t图像，分析小车速度随时间变化的规律。
3.在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，打点计时器使用的交流电源频率为50 Hz，记录小车运动的一段纸带如图所示，在纸带上选择A、B、C、D、E、F六个计数点，相邻计数点之间还有四个点未画出。
（1）由纸带提供的数据求出打下C、E点时小车的速度，填入表中：
（2）根据表中的数据，在图中作出小车运动的v-t图线，并分析小车速度随时间的变化规律。
（3）根据作出的v-t图线可得小车运动的加速度为 m/s2。
计数点序号 B C D E
计数点对应的时刻t/s 0 0.1 0.2 0.3
通过计数点时小车的速度v/（m·s-1） 0.25 0.45
0.35
0.55
1
4.图是小球沿斜面滚下的频闪照片，照片中每两个相邻小球影像的时间间隔是0.1 s，这样便记录了小球运动的时间。小球运动的位移可以用刻度尺测量。
（1）试作出小球滚下过程的v-t图像。
（2）求出小球滚下过程的加速度。
5.［多选］“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，某同学将打点计时器打出的三条纸带分别以间隔相同点迹的方式依次剪成纸条，按先后顺序一端对齐粘在一起，然后用平滑线段将各段纸带顶端的中点连起来，如图所示，则根据纸带的特点即可研究物体的速度随时间的变化规律，以下说法中正确的是（ ）
A.图甲表示小车处于静止状态
B.图乙表示小车做匀速直线运动
C.图乙表示小车的速度随时间均匀增加
D.图丙表示小车的速度先随时间均匀增加，后保持不变
甲 乙 丙
CD