物理人教版（2019）必修第一册2.1实验：探究小车的运动规律（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：探究小车的运动规律（共19张ppt） |
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| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.9MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-10-15 00:00:00 | ||
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文档简介
(共19张PPT)
探究小车的运动规律
2.1
要探究一个物体的运动随时间变化的规律，必须知道物体在不同时刻的速度，直接测量瞬时速度是比较困难的，我们可以借助打点计时器先记录物体在不同时刻的位置，再通过对纸带的分析，计算得到相应时刻的瞬时速度。
那么，要研究小车的运动规律，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？
1、如何设计此实验？
把一端带有滑轮的长木板平放在实验桌上，木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。小车在槽码的牵引下运动，通过研究纸带上的信息，就可以知道小车运动的速度是怎样随时间变化的。
滑轮
小车
槽码
纸带
打点计时器
细绳
长木板
2、需要测量哪些物理量？
0
1
2
3
4
5
D
E
F
G
Δx
Δt
用直尺测量各个计数点间的距离，或各计数点到0点的距离。
△t ＝？
△x ＝？
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
3、选用什么器材？
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
4.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.
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）
１．列表法
数据处理
(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
一、如何利用数据判断小车是否做匀加速直线运动？
二、小车如果做匀加速直线运动，如何利用数据求解其加速度？
一、如何利用数据判断小车是否做匀加速直线运动？
1.利用图像判断，如果v-t图是一条倾斜的直线，说明小车做匀加速直线运动
2.利用判定式判断，如果相邻等时间间隔位移差近似相等，说明小车做匀加速直线运动
二、小车如果做匀加速直线运动，如何利用数据求解其加速度？
1.根据加速度的定义式求解
2.利用v-t图像的斜率求解加速度
3.利用多次实验数据，使用等时间的位移差公式计算加速度
位移差公式：
相邻等时间位移差近似相等如果减小误差？
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;
4.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;
注意事项
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“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
利用光电门测速度
如图所示，当滑块通过光电门时，光电计时器记录了遮光条通过光电门的时间，而遮光条的宽度d已知，且非常小.由于滑块通过光电门的时间Δt非常短，在这段时间内滑块的运动可以近似看作匀速直线运动，所以可认为遮光条通过光电门时的瞬时速度等于其通过光电门的平均速度，
(1)他做完实验后，写出了如下的操作步骤：
①把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，并连接在低压直流电源上
②把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面
③把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码
④把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面
5．小王选用如图所示的装置做“测定匀变速直线运动的加速度”的实验，电源的频率为50 Hz.
⑤把小车停在靠近打点计时器处，放开小车，启动计时器，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸 带上打下一系列的点，换上新纸带，重复三次
⑥从三条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开头比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个开 始点，并把每打五个点的时间作为时间单位．在选好的开始点下面记作 A，依此标出计数点 B、C、 D、E、F，并测算出相邻两点间的距离
⑦计算 B~F 点的瞬时速度，并用图像法计算加速度
其中，把你认为有错的步骤序号选出______
（2）步骤⑥中测算的相邻两点距离数据：s1＝7.05 cm、s2＝7.68 cm、s3＝8.33 cm、s4＝8.95 cm、 s5＝9.61 cm、s6＝10.26 cm.下表已经列出了打点计时器打下 B、C、F 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。(保留三位有效数字)
6．[纸带数据处理]在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中，用打点计时器记录纸带运动的时间，计 时器所用电源的频率为 50 Hz，如图为小车带动的纸带上记录的一些点，在每相邻的两点中间都有四个 点未画出．按时间顺序取 0、1、2、3、4、5 六个计数点，用刻度尺量出 1、2、3、4、5 点到 0 点的距离 如图所示(结果均保留 4 位有效数字)．
(1)小车做的是什么运动？____________________
(2)打第 3 个计数点时，求小车的速度大小__________
(3)小车的加速度____________________
匀减速直线运动
有奇数段，舍弃最短一段位移
探究小车的运动规律
2.1
要探究一个物体的运动随时间变化的规律，必须知道物体在不同时刻的速度，直接测量瞬时速度是比较困难的，我们可以借助打点计时器先记录物体在不同时刻的位置，再通过对纸带的分析，计算得到相应时刻的瞬时速度。
那么，要研究小车的运动规律，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？
1、如何设计此实验？
把一端带有滑轮的长木板平放在实验桌上，木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。小车在槽码的牵引下运动，通过研究纸带上的信息，就可以知道小车运动的速度是怎样随时间变化的。
滑轮
小车
槽码
纸带
打点计时器
细绳
长木板
2、需要测量哪些物理量？
0
1
2
3
4
5
D
E
F
G
Δx
Δt
用直尺测量各个计数点间的距离，或各计数点到0点的距离。
△t ＝？
△x ＝？
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
3、选用什么器材？
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
4.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.
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）
１．列表法
数据处理
(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
一、如何利用数据判断小车是否做匀加速直线运动？
二、小车如果做匀加速直线运动，如何利用数据求解其加速度？
一、如何利用数据判断小车是否做匀加速直线运动？
1.利用图像判断，如果v-t图是一条倾斜的直线，说明小车做匀加速直线运动
2.利用判定式判断，如果相邻等时间间隔位移差近似相等，说明小车做匀加速直线运动
二、小车如果做匀加速直线运动，如何利用数据求解其加速度？
1.根据加速度的定义式求解
2.利用v-t图像的斜率求解加速度
3.利用多次实验数据，使用等时间的位移差公式计算加速度
位移差公式：
相邻等时间位移差近似相等如果减小误差？
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;
4.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;
注意事项
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“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
利用光电门测速度
如图所示，当滑块通过光电门时，光电计时器记录了遮光条通过光电门的时间，而遮光条的宽度d已知，且非常小.由于滑块通过光电门的时间Δt非常短，在这段时间内滑块的运动可以近似看作匀速直线运动，所以可认为遮光条通过光电门时的瞬时速度等于其通过光电门的平均速度，
(1)他做完实验后，写出了如下的操作步骤：
①把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，并连接在低压直流电源上
②把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面
③把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码
④把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面
5．小王选用如图所示的装置做“测定匀变速直线运动的加速度”的实验，电源的频率为50 Hz.
⑤把小车停在靠近打点计时器处，放开小车，启动计时器，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸 带上打下一系列的点，换上新纸带，重复三次
⑥从三条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开头比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个开 始点，并把每打五个点的时间作为时间单位．在选好的开始点下面记作 A，依此标出计数点 B、C、 D、E、F，并测算出相邻两点间的距离
⑦计算 B~F 点的瞬时速度，并用图像法计算加速度
其中，把你认为有错的步骤序号选出______
（2）步骤⑥中测算的相邻两点距离数据：s1＝7.05 cm、s2＝7.68 cm、s3＝8.33 cm、s4＝8.95 cm、 s5＝9.61 cm、s6＝10.26 cm.下表已经列出了打点计时器打下 B、C、F 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。(保留三位有效数字)
6．[纸带数据处理]在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中，用打点计时器记录纸带运动的时间，计 时器所用电源的频率为 50 Hz，如图为小车带动的纸带上记录的一些点，在每相邻的两点中间都有四个 点未画出．按时间顺序取 0、1、2、3、4、5 六个计数点，用刻度尺量出 1、2、3、4、5 点到 0 点的距离 如图所示(结果均保留 4 位有效数字)．
(1)小车做的是什么运动？____________________
(2)打第 3 个计数点时，求小车的速度大小__________
(3)小车的加速度____________________
匀减速直线运动
有奇数段，舍弃最短一段位移