物理人教版（2019）必修第一册2.1实验：小车的速度随时间变化的规律（共29张ppt）
文档属性
| 名称 | 物理人教版（2019）必修第一册2.1实验：小车的速度随时间变化的规律（共29张ppt） |
|
|
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 8.1MB | ||
| 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29张PPT)
第一节 小车的速度随时间变化的规律
第二章 匀变速直线运动的研究
课堂引入
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蕴含的规律呢？
寻求一种运动的特点和规律，一般要从某个具体事例开始。本节课我们研究实验小车在重物牵引下的运动，看看小车的速度是怎样随时间变化的。
课堂引入
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？
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.
一、实验探究
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图象表示小车的运动情况
二、实验原理
打点计时器(带导线)、交流电源、纸带、一端带有定滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、刻度尺、复写纸、坐标纸、固定夹。
钩码
小车
细绳
纸带
打点计时器
一端附有定滑轮的长木板
三、实验器材
1.如图，把一端带有定滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面.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钩码的细绳。
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，并增减所挂钩码(或在小车上放置重物)重新操作两次.
四、实验步骤
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)
五、数据记录
如何处理计算出来的数据？
六、数据处理
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
(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
六、数据处理
3.求小车加速度的方法
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。
4.哪一种方法更好？
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.
六、数据处理
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
六、数据处理
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
七、实验结论
v/m·s-1
t/s
0
v/m·s-1
t/s
0
匀加速直线运动
匀减速直线运动
匀变速直线运动可分为两类：
a、匀加速直线运动：速度随时间均匀增加。
b、匀减速直线运动：速度随时间均匀减小。
v-t图像是一条倾斜的直线
七、实验结论
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;
八、注意事项
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.
八、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“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。
九、实验创新
【观察与思考】将小球从紧靠竖直支架A的位置由静止释放，小球沿着倾斜直槽向下运动，用频闪照相机对小球进行拍照，如图。请认真观察，记录数据。
十、匀变速直线运动的位移特点
位移s
十、匀变速直线运动的位移特点
匀变速直线运动的位移特点
在任意两个连续相等的时间内的位移之差是相等的。
十、匀变速直线运动的位移特点
匀速直线运动和匀变速直线运动的区别
匀速直线运动是速度不变的直线运动
匀变速直线运动是加速度不变的直线运动
比较：
匀变速直线运动：
加速度恒定不变（大小、方向都不变）的变速直线运动
匀变速直线运动可分为两类：
a、匀加速直线运动；b、匀减速直线运动
匀变速直线运动的速度特点
Ⅰ.相等时间内速度的变化相等
Ⅱ.加速度恒定不变
匀变速直线运动的位移特点
在任意两个连续相等的时间内的位移之差是相等的。
本课总结
1.为了研究气垫导轨上滑块的速度特点，滑块上安装了宽度为5 mm的遮光条，如图所示。
(1)滑块在牵引力作用下由静止开始运动，先后通过两个光电门，配套的数字计时器记录了遮光条通过光电门1的时间为Δt1＝0.050 s，通过光电门2的时间为Δt2＝0.025 s，挡光条从光电门1到挡住光电门2之间的时间间隔为Δt3＝1.0 s。
(2)改变光电门2的位置，让滑块从同一位置由静止释放，分别记录了挡光条通过光电门2的时间Δt2′＝0.020 s，挡光条从光电门1到挡住光电门2的时间间隔Δt3′＝1.5 s。
(3)重复第(2)步，记录了挡光条通过光电门2的时间Δt2″＝0.010 s，挡光条从光电门1到挡住光电门2之间的时间间隔Δt3″＝4.0 s。
课堂练习
(4)滑块通过光电门1的速度为________m/s，滑块三次通过光电门2的速度分别为________m/s、________m/s、________m/s。
(5)三次实验中，滑块的加速度分别为________m/s2、________m/s2、________m/s2，说明滑块速度随时间________。
(5)滑块的加速度
三次实验中，滑块的加速度相同，说明滑块做匀变速直线运动，即滑块速度随时间均匀变化。
2.某同学做“用打点计时器测速度”的实验时，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，分别标记为O、A、B、C、D、E和F，每相邻两个计数点间还有四个点未画出，每相邻两计数点间时间间隔为T，打点计时器所用电源的频率是50 Hz。测得各计数点间的距离分别为s1＝2.05 cm、s2＝2.35 cm、s3＝2.46 cm、s4＝2.70 cm、s5＝2.90 cm、s6＝3.10 cm。
(1)打D点时纸带的速度表达式为vD＝________，速度值vD＝________ m/s(保留3位有效数字)。
(2)以打A点时为计时起点，建立v－t坐标系图，请在图中作出小车运动的速度与时间的关系图线。
(3)根据图线可得小车运动的加速度为________ m/s2(结果保留2位有效数字)。
(2)同理可以分别求出
正确描点连线作图如下
(3)在v－t图像中斜率表示加速度，从图像上选取较远的两点计算可得小车加速度为
3. (多选)关于匀变速直线运动，下列说法正确的是( )
A.是加速度不变的运动
B.是加速度随时间均匀变化的运动
C.是在连续相等的时间内，位移之差相等的运动
D.是速度的变化总是相等的运动
4. (多选)一辆农用“小四轮”漏油，假如每隔1 s漏下一滴，车在平直公路上行驶，一位同学根据漏在路面上的油滴分布，分析“小四轮”的运动情况(已知车的运动方向)。下列说法中正确的是( )
A.当沿运动方向油滴始终均匀分布时，车可能做匀速直线运动
B.当沿运动方向油滴间距逐渐增大时，车一定在做匀加速直线运动
C.当沿运动方向油滴间距逐渐增大时，车的加速度可能在减小
D.当沿运动方向油滴间距逐渐增大时，车的加速度可能在增大
AC
ACD
第一节 小车的速度随时间变化的规律
第二章 匀变速直线运动的研究
课堂引入
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蕴含的规律呢？
寻求一种运动的特点和规律，一般要从某个具体事例开始。本节课我们研究实验小车在重物牵引下的运动，看看小车的速度是怎样随时间变化的。
课堂引入
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？
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.
一、实验探究
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图象表示小车的运动情况
二、实验原理
打点计时器(带导线)、交流电源、纸带、一端带有定滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、刻度尺、复写纸、坐标纸、固定夹。
钩码
小车
细绳
纸带
打点计时器
一端附有定滑轮的长木板
三、实验器材
1.如图，把一端带有定滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面.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钩码的细绳。
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，并增减所挂钩码(或在小车上放置重物)重新操作两次.
四、实验步骤
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)
五、数据记录
如何处理计算出来的数据？
六、数据处理
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
(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
六、数据处理
3.求小车加速度的方法
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。
4.哪一种方法更好？
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.
六、数据处理
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
六、数据处理
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
七、实验结论
v/m·s-1
t/s
0
v/m·s-1
t/s
0
匀加速直线运动
匀减速直线运动
匀变速直线运动可分为两类：
a、匀加速直线运动：速度随时间均匀增加。
b、匀减速直线运动：速度随时间均匀减小。
v-t图像是一条倾斜的直线
七、实验结论
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;
八、注意事项
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.
八、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“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。
九、实验创新
【观察与思考】将小球从紧靠竖直支架A的位置由静止释放，小球沿着倾斜直槽向下运动，用频闪照相机对小球进行拍照，如图。请认真观察，记录数据。
十、匀变速直线运动的位移特点
位移s
十、匀变速直线运动的位移特点
匀变速直线运动的位移特点
在任意两个连续相等的时间内的位移之差是相等的。
十、匀变速直线运动的位移特点
匀速直线运动和匀变速直线运动的区别
匀速直线运动是速度不变的直线运动
匀变速直线运动是加速度不变的直线运动
比较：
匀变速直线运动：
加速度恒定不变（大小、方向都不变）的变速直线运动
匀变速直线运动可分为两类：
a、匀加速直线运动；b、匀减速直线运动
匀变速直线运动的速度特点
Ⅰ.相等时间内速度的变化相等
Ⅱ.加速度恒定不变
匀变速直线运动的位移特点
在任意两个连续相等的时间内的位移之差是相等的。
本课总结
1.为了研究气垫导轨上滑块的速度特点，滑块上安装了宽度为5 mm的遮光条，如图所示。
(1)滑块在牵引力作用下由静止开始运动，先后通过两个光电门，配套的数字计时器记录了遮光条通过光电门1的时间为Δt1＝0.050 s，通过光电门2的时间为Δt2＝0.025 s，挡光条从光电门1到挡住光电门2之间的时间间隔为Δt3＝1.0 s。
(2)改变光电门2的位置，让滑块从同一位置由静止释放，分别记录了挡光条通过光电门2的时间Δt2′＝0.020 s，挡光条从光电门1到挡住光电门2的时间间隔Δt3′＝1.5 s。
(3)重复第(2)步，记录了挡光条通过光电门2的时间Δt2″＝0.010 s，挡光条从光电门1到挡住光电门2之间的时间间隔Δt3″＝4.0 s。
课堂练习
(4)滑块通过光电门1的速度为________m/s，滑块三次通过光电门2的速度分别为________m/s、________m/s、________m/s。
(5)三次实验中，滑块的加速度分别为________m/s2、________m/s2、________m/s2，说明滑块速度随时间________。
(5)滑块的加速度
三次实验中，滑块的加速度相同，说明滑块做匀变速直线运动，即滑块速度随时间均匀变化。
2.某同学做“用打点计时器测速度”的实验时，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，分别标记为O、A、B、C、D、E和F，每相邻两个计数点间还有四个点未画出，每相邻两计数点间时间间隔为T，打点计时器所用电源的频率是50 Hz。测得各计数点间的距离分别为s1＝2.05 cm、s2＝2.35 cm、s3＝2.46 cm、s4＝2.70 cm、s5＝2.90 cm、s6＝3.10 cm。
(1)打D点时纸带的速度表达式为vD＝________，速度值vD＝________ m/s(保留3位有效数字)。
(2)以打A点时为计时起点，建立v－t坐标系图，请在图中作出小车运动的速度与时间的关系图线。
(3)根据图线可得小车运动的加速度为________ m/s2(结果保留2位有效数字)。
(2)同理可以分别求出
正确描点连线作图如下
(3)在v－t图像中斜率表示加速度，从图像上选取较远的两点计算可得小车加速度为
3. (多选)关于匀变速直线运动，下列说法正确的是( )
A.是加速度不变的运动
B.是加速度随时间均匀变化的运动
C.是在连续相等的时间内，位移之差相等的运动
D.是速度的变化总是相等的运动
4. (多选)一辆农用“小四轮”漏油，假如每隔1 s漏下一滴，车在平直公路上行驶，一位同学根据漏在路面上的油滴分布，分析“小四轮”的运动情况(已知车的运动方向)。下列说法中正确的是( )
A.当沿运动方向油滴始终均匀分布时，车可能做匀速直线运动
B.当沿运动方向油滴间距逐渐增大时，车一定在做匀加速直线运动
C.当沿运动方向油滴间距逐渐增大时，车的加速度可能在减小
D.当沿运动方向油滴间距逐渐增大时，车的加速度可能在增大
AC
ACD