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32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32张ppt） |
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| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 17.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-09-02 00:00:00 | ||
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文档简介
(共32张PPT)
第二章
人教版 高中物理必修一
第1节 实验：探究小车速度随时间变化的规律
实验目的与原理
01
实验操作
03
实验器材
02
实验创新
04
巩固提升
05
物体的运动通常比较复杂、运动规律也各不相同。我们如何探索物体运动所的规律呢？
新课导入
物理定律不能单靠“思维”来获得，还应致力于观察和实验。
——普朗克
寻求一种运动的特点和规律，一般要从某个具体事例开始。那么，要研究小车的速度随时间变化的规律，我们该如何设计这个实验？又要测量哪些物理量？选用什么器材？
新课导入
实验目的与原理
PART 01
1.进一步练习使用打点计时器.
2.会利用平均速度求瞬时速度.
3.会利用v－t图像处理实验数据，并根据图像能计算小车的加速度和判断小车的运动情况.
实验目的
01
1.利用纸带计算瞬时速度
以纸带上某点为中间时刻点取一小段位移，用这段位移的平均速度表示这点的瞬时速度。
以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，用描点法画出小车的v-t图象，图线的斜率表示加速度，如果v-t图象是一条倾斜的直线，说明小车的速度是均匀变化的。
t/s
5
10
15
20
25
0
20
40
60
80
v/m s-1
2.用v-t图像表示小车的运动情况
实验原理
02
实验器材
PART 02
打点计时器(带导线)、交变电源、纸带、一端带有定滑轮的长木板、小车、细绳、槽码、刻度尺、复写纸、坐标纸、固定夹。
槽码
小车
细绳
纸带
打点计时器
一端附有定滑轮的长木板
实验器材
00
实验操作
PART 03
1.如图，把一端带有定滑轮的长铝板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面.铝板上放一个可以左右移动的小车，小车一端连接穿过打点计时器的纸带，另一端连接绕过滑轮系有槽码的细绳。
2.把小车停在靠近打点计时器的位置.先启动打点计时器，后放开小车，让小车拖着纸带运动。随后，立即关闭电源.
3.换上新纸带，并增减所挂槽码(或在小车上放置重物)重新操作两次.
实验步骤
01
为了便于测量，舍弃开头一些密集的点，从一个适当的点开始作为计数0点，之后每隔 0.1s （或更短）取一个计数点进行测量，记入自己设计的表格。 计算本实验中各点的瞬时速度，并记录。
位置编号 0 1 2 3 4 5 6
时间 t / s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
v1 / (m·s-1)
v2 / (m·s-1)
v3 / (m·s-1)
数据记录
02
如何处理计算出来的数据？
t/s 0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50
v/（m · s-1） 0.26 0.43 0.60 0.77 0.94
１．列表法
数据处理
03
(1)在坐标纸上建立直角坐标系，横轴表示时间，纵轴表示速度，并根据表格中的数据在坐标系中描点.
(2)画一条直线，让这条直线通过尽可能多的点，不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，偏差比较大的点忽略不计，如图所示.
(3)观察所得到的直线，分析物体的速度随时间的变化规律.
×
×
×
×
×
Δt = 0.40 s
Δv = 0.675 m/s
２．图像法
数据处理
03
图线的斜率表示什么？
方法1:取任意两组数据求出Δv和Δt，然后代入Δv／Δt求解。
方法2:在v—t图象上取一段时间Δt（尽量取大一些），找出两个时刻对应的纵坐标值求出Δv，代入Δv／Δt求解。
画图时让不在直线上的点尽可能均匀地分布在直线两侧，就是为了使偏大或偏小的误差尽可能地抵消，所以图象也是减小误差的一种手段.
求加速度
04
哪一种方法更好？
方法2好些
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
t/s
o
0.10
0.20
0.30
0.40
v/(m/s)
×
×
×
×
×
与纵轴的交点是什么意思？
如何求加速度
？
△t=0.4s
△V=？
0.2m/s
求加速度
04
1.图线的特点？
一条倾斜直线
2.小车的运动规律？
速度随时间均匀变化
3.如何求加速度？
4.a的特点？
不变
实验结论
05
结论：小车做加速度不变的加速运动
实验演示
06
实验中有哪些问题需要注意？
1.固定打点计时器时应让限位孔处在长木板的中央位置；滑轮不能过高,细绳应与木板平行;
2.开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器;
3.先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再释放小车，当小车停止运动时及时断开电源;
注意事项
07
4.实验时要注意保护小车及滑轮，要避免它们被碰坏或跌坏。所以，当小车到达滑轮前及时用手按住它，防止小车从板上掉下来;
5.小车另一端所挂的钩码个数要适当，避免加速度过大而使纸带上打的点太少，或加速度太小使各段位移无法区别，从而使误差增大;
6.打点结束后立即关闭电源.
注意事项
07
对于该实验有没有哪些可以改进或者创新的地方？
实验创新
PART 04
除了利用打点计时器来设计这个实验外，我们还可以利用什么来测量小车的瞬时速度？
还可以利用“位移传感器”、“光电门”等技术手段更加精准的去测量小车的瞬时速度。
实验创新
00
1
3
2
4
实验原理
实验仪器
实验步骤
数据分析
1.利用纸带计算瞬时速度;
2.v-t图象表示小车的运动;
打点计时器(带导线)、交变电源、纸带、一端带有定滑轮的长木板、小车、细绳、槽码、刻度尺、复写纸、坐标纸、固定夹。
（1）v-t 图像是一个理想化的运动模型
（2）小车的速度随时间均匀变化
课堂总结
巩固提升
PART 05
【练习1】在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中：
（1）下列操作中正确的有________；
A．在释放小车前，小车要靠近打点计时器
B．打点计时器应放在长木板的有滑轮一端
C．应先接通电源，后释放小车
D．电火花计时器应使用低压交流电源
【正确答案】AC
课堂练习
【练习1】（2）某同学用如图（a）所示的装置测定匀加速直线运动的加速度，打出的一条纸带如图（b）所示，A、B、C、D、E为在纸带上所选的计数点，相邻计数点间的时间间隔为0.1s：
①打点计时器打下C点时小车的速度大小为_________m/s；
②由纸带所示数据可算出小车的加速度大小为_________m/s2。
【参考答案】 0.30 0.40
课堂练习
【练习2】一小球在桌面上从静止开始做加速直线运动，现用高速摄影机在同一底片上多次曝光，记录下小球每次曝光的位置，并将小球的位置进行编号。如图甲所示，1位置恰为小球刚开始运动的瞬间，作为零时刻。摄影机连续两次曝光的时间间隔均相同，小球从1位置到6位置的运动过程中经过各位置的速度分别为v1＝0，v2＝0.06 m/s，v3＝________ m/s，v4＝0.18 m/s，v5＝________ m/s。在图乙所示的坐标纸上作出小球的速度－时间图像_________（保留描点痕迹）；根据图像可求出加速度a＝________ m/s2。（结果保留两位有效数字）
课堂练习
【答案】
0.12
0.24
0.12
【练习3】（2021·北京市第五十中学高一期中）实验课上：同学们利用打点计时器等器材，研究小车做匀变速直线运动的规律。主要实验步骤有：
A．把小车停在靠近打点计时器处，接通电源放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器在纸带上打一系列的点。
B．把细绳拴在小车上，并在另一端挂上适当的钩码，使之跨过定滑轮，调整装置，使小车能在长木板平稳地加速滑行。把纸带穿过打点计时器，并将其一端固定在小车的后面。
C．把一端装有定滑轮的长木板平放在实验桌上，使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在木板没有滑轮的一端。
D．更换新纸带，重复实验三次，选择一条最理想的纸带进行分析。
（1）对上述实验步骤进行合理排序_______（写步骤前的字母）。
【参考答案】CBAD
课堂练习
（2）其中一个小组的同学从所打的几条纸带中选取了一条点迹清晰的纸带。如图所示，图中A、B、C、D、E是按打点先后顺序依次选取的计数点，相邻计数点间的时间间隔T=0.1s。由图中的数据可知，打点计时器打下C点时小车运动的速度是_______m/s，小车运动的加速度是_______m/s2。
【参考答案】
课堂练习
【典例4】（2022·海南·思源实验高中高一练习）某一学习小组的同学想通过打点计时器在纸带上打出的点迹来探究小车速度随时间变化的规律，实验装置如图所示。
（1）常见的打点计时器有两种：________和_______，它们使用的都是_______电源（填“直流”或“交流”），当电源频率为50Hz时，每隔______s打一个点。
（2）关于本实验，下列说法正确的是_______。
A．释放纸带的同时，接通电源
B．先接通电源打点，后释放纸带运动
C．先释放纸带运动，后接通电源打点
D．纸带上的点迹越密集，说明纸带运动的速度越小
【参考答案】 电磁打点计时器 电火花计时器 交流 0.02 BD
课堂练习
（3）要测量小车的速度。除打点计时器（含所用电源、纸带、墨粉纸盘）外还必须使用的测量工具是_______。
（4）该小组在规范操作下得到一条点迹清晰的纸带如图所示，在纸带上依次选出7个计数点，分别标上O、A、B、C、D、E和F，每相邻的两个计数点间还有四个点未画出，打点计时器所用电源的频率是50Hz。
①每相邻两计数点的时间间隔为________s，如果测得C、D两点间距x4＝2.70cm，
D、E两点间距x5＝2.90cm，则打D点时小车的速度vD＝________m/s（结果保留3位有效数字）。
刻度尺 0.1 0.280
课堂练习
②该同学分别算出其他各点的速度：vA＝0.220m/s，vB＝0.241m/s，vC＝0.258m/s，vE＝0.300m/s，请在如图所示的坐标系中作出小车运动的v－t图像_______，并求出小车的加速度= _______ m/s2（结果保留3位有效数字）。
课堂练习
第二章
人教版 高中物理必修一
第1节 实验：探究小车速度随时间变化的规律
实验目的与原理
01
实验操作
03
实验器材
02
实验创新
04
巩固提升
05
物体的运动通常比较复杂、运动规律也各不相同。我们如何探索物体运动所的规律呢？
新课导入
物理定律不能单靠“思维”来获得，还应致力于观察和实验。
——普朗克
寻求一种运动的特点和规律，一般要从某个具体事例开始。那么，要研究小车的速度随时间变化的规律，我们该如何设计这个实验？又要测量哪些物理量？选用什么器材？
新课导入
实验目的与原理
PART 01
1.进一步练习使用打点计时器.
2.会利用平均速度求瞬时速度.
3.会利用v－t图像处理实验数据，并根据图像能计算小车的加速度和判断小车的运动情况.
实验目的
01
1.利用纸带计算瞬时速度
以纸带上某点为中间时刻点取一小段位移，用这段位移的平均速度表示这点的瞬时速度。
以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，用描点法画出小车的v-t图象，图线的斜率表示加速度，如果v-t图象是一条倾斜的直线，说明小车的速度是均匀变化的。
t/s
5
10
15
20
25
0
20
40
60
80
v/m s-1
2.用v-t图像表示小车的运动情况
实验原理
02
实验器材
PART 02
打点计时器(带导线)、交变电源、纸带、一端带有定滑轮的长木板、小车、细绳、槽码、刻度尺、复写纸、坐标纸、固定夹。
槽码
小车
细绳
纸带
打点计时器
一端附有定滑轮的长木板
实验器材
00
实验操作
PART 03
1.如图，把一端带有定滑轮的长铝板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面.铝板上放一个可以左右移动的小车，小车一端连接穿过打点计时器的纸带，另一端连接绕过滑轮系有槽码的细绳。
2.把小车停在靠近打点计时器的位置.先启动打点计时器，后放开小车，让小车拖着纸带运动。随后，立即关闭电源.
3.换上新纸带，并增减所挂槽码(或在小车上放置重物)重新操作两次.
实验步骤
01
为了便于测量，舍弃开头一些密集的点，从一个适当的点开始作为计数0点，之后每隔 0.1s （或更短）取一个计数点进行测量，记入自己设计的表格。 计算本实验中各点的瞬时速度，并记录。
位置编号 0 1 2 3 4 5 6
时间 t / s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
v1 / (m·s-1)
v2 / (m·s-1)
v3 / (m·s-1)
数据记录
02
如何处理计算出来的数据？
t/s 0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50
v/（m · s-1） 0.26 0.43 0.60 0.77 0.94
１．列表法
数据处理
03
(1)在坐标纸上建立直角坐标系，横轴表示时间，纵轴表示速度，并根据表格中的数据在坐标系中描点.
(2)画一条直线，让这条直线通过尽可能多的点，不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，偏差比较大的点忽略不计，如图所示.
(3)观察所得到的直线，分析物体的速度随时间的变化规律.
×
×
×
×
×
Δt = 0.40 s
Δv = 0.675 m/s
２．图像法
数据处理
03
图线的斜率表示什么？
方法1:取任意两组数据求出Δv和Δt，然后代入Δv／Δt求解。
方法2:在v—t图象上取一段时间Δt（尽量取大一些），找出两个时刻对应的纵坐标值求出Δv，代入Δv／Δt求解。
画图时让不在直线上的点尽可能均匀地分布在直线两侧，就是为了使偏大或偏小的误差尽可能地抵消，所以图象也是减小误差的一种手段.
求加速度
04
哪一种方法更好？
方法2好些
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
t/s
o
0.10
0.20
0.30
0.40
v/(m/s)
×
×
×
×
×
与纵轴的交点是什么意思？
如何求加速度
？
△t=0.4s
△V=？
0.2m/s
求加速度
04
1.图线的特点？
一条倾斜直线
2.小车的运动规律？
速度随时间均匀变化
3.如何求加速度？
4.a的特点？
不变
实验结论
05
结论：小车做加速度不变的加速运动
实验演示
06
实验中有哪些问题需要注意？
1.固定打点计时器时应让限位孔处在长木板的中央位置；滑轮不能过高,细绳应与木板平行;
2.开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器;
3.先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再释放小车，当小车停止运动时及时断开电源;
注意事项
07
4.实验时要注意保护小车及滑轮，要避免它们被碰坏或跌坏。所以，当小车到达滑轮前及时用手按住它，防止小车从板上掉下来;
5.小车另一端所挂的钩码个数要适当，避免加速度过大而使纸带上打的点太少，或加速度太小使各段位移无法区别，从而使误差增大;
6.打点结束后立即关闭电源.
注意事项
07
对于该实验有没有哪些可以改进或者创新的地方？
实验创新
PART 04
除了利用打点计时器来设计这个实验外，我们还可以利用什么来测量小车的瞬时速度？
还可以利用“位移传感器”、“光电门”等技术手段更加精准的去测量小车的瞬时速度。
实验创新
00
1
3
2
4
实验原理
实验仪器
实验步骤
数据分析
1.利用纸带计算瞬时速度;
2.v-t图象表示小车的运动;
打点计时器(带导线)、交变电源、纸带、一端带有定滑轮的长木板、小车、细绳、槽码、刻度尺、复写纸、坐标纸、固定夹。
（1）v-t 图像是一个理想化的运动模型
（2）小车的速度随时间均匀变化
课堂总结
巩固提升
PART 05
【练习1】在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中：
（1）下列操作中正确的有________；
A．在释放小车前，小车要靠近打点计时器
B．打点计时器应放在长木板的有滑轮一端
C．应先接通电源，后释放小车
D．电火花计时器应使用低压交流电源
【正确答案】AC
课堂练习
【练习1】（2）某同学用如图（a）所示的装置测定匀加速直线运动的加速度，打出的一条纸带如图（b）所示，A、B、C、D、E为在纸带上所选的计数点，相邻计数点间的时间间隔为0.1s：
①打点计时器打下C点时小车的速度大小为_________m/s；
②由纸带所示数据可算出小车的加速度大小为_________m/s2。
【参考答案】 0.30 0.40
课堂练习
【练习2】一小球在桌面上从静止开始做加速直线运动，现用高速摄影机在同一底片上多次曝光，记录下小球每次曝光的位置，并将小球的位置进行编号。如图甲所示，1位置恰为小球刚开始运动的瞬间，作为零时刻。摄影机连续两次曝光的时间间隔均相同，小球从1位置到6位置的运动过程中经过各位置的速度分别为v1＝0，v2＝0.06 m/s，v3＝________ m/s，v4＝0.18 m/s，v5＝________ m/s。在图乙所示的坐标纸上作出小球的速度－时间图像_________（保留描点痕迹）；根据图像可求出加速度a＝________ m/s2。（结果保留两位有效数字）
课堂练习
【答案】
0.12
0.24
0.12
【练习3】（2021·北京市第五十中学高一期中）实验课上：同学们利用打点计时器等器材，研究小车做匀变速直线运动的规律。主要实验步骤有：
A．把小车停在靠近打点计时器处，接通电源放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器在纸带上打一系列的点。
B．把细绳拴在小车上，并在另一端挂上适当的钩码，使之跨过定滑轮，调整装置，使小车能在长木板平稳地加速滑行。把纸带穿过打点计时器，并将其一端固定在小车的后面。
C．把一端装有定滑轮的长木板平放在实验桌上，使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在木板没有滑轮的一端。
D．更换新纸带，重复实验三次，选择一条最理想的纸带进行分析。
（1）对上述实验步骤进行合理排序_______（写步骤前的字母）。
【参考答案】CBAD
课堂练习
（2）其中一个小组的同学从所打的几条纸带中选取了一条点迹清晰的纸带。如图所示，图中A、B、C、D、E是按打点先后顺序依次选取的计数点，相邻计数点间的时间间隔T=0.1s。由图中的数据可知，打点计时器打下C点时小车运动的速度是_______m/s，小车运动的加速度是_______m/s2。
【参考答案】
课堂练习
【典例4】（2022·海南·思源实验高中高一练习）某一学习小组的同学想通过打点计时器在纸带上打出的点迹来探究小车速度随时间变化的规律，实验装置如图所示。
（1）常见的打点计时器有两种：________和_______，它们使用的都是_______电源（填“直流”或“交流”），当电源频率为50Hz时，每隔______s打一个点。
（2）关于本实验，下列说法正确的是_______。
A．释放纸带的同时，接通电源
B．先接通电源打点，后释放纸带运动
C．先释放纸带运动，后接通电源打点
D．纸带上的点迹越密集，说明纸带运动的速度越小
【参考答案】 电磁打点计时器 电火花计时器 交流 0.02 BD
课堂练习
（3）要测量小车的速度。除打点计时器（含所用电源、纸带、墨粉纸盘）外还必须使用的测量工具是_______。
（4）该小组在规范操作下得到一条点迹清晰的纸带如图所示，在纸带上依次选出7个计数点，分别标上O、A、B、C、D、E和F，每相邻的两个计数点间还有四个点未画出，打点计时器所用电源的频率是50Hz。
①每相邻两计数点的时间间隔为________s，如果测得C、D两点间距x4＝2.70cm，
D、E两点间距x5＝2.90cm，则打D点时小车的速度vD＝________m/s（结果保留3位有效数字）。
刻度尺 0.1 0.280
课堂练习
②该同学分别算出其他各点的速度：vA＝0.220m/s，vB＝0.241m/s，vC＝0.258m/s，vE＝0.300m/s，请在如图所示的坐标系中作出小车运动的v－t图像_______，并求出小车的加速度= _______ m/s2（结果保留3位有效数字）。
课堂练习