2014年秋高中物理必修一（新人教版）：第二章第1节实验：探究小车速度随时间变化的规律课件2

课件23张PPT。 实验：探究小车速度随时间变化的规律学习目标：
1.巩固打点计时器的使用、纸带数据处理和测量瞬时速度的方法。 2.通过实验探究，体验如何从实验研究中获取数据，学会利用图象处理实验数据的科学方法。
3．知道小车在重物牵引下运动速度随时间变化的规律。第1节重点
1.图象法研究速度随时间变化的规律。
2.对运动的速度随时间变化规律的探究。
难点
对实验数据的处理和运动规律的探究。重点难点实验目的：1.进一步练习打点计时器的使用、纸带数据的处理和测量瞬时速度的方法。
2.探究小车在重物牵引下的运动，研究小车速度随时间变化的规律。探究原理：利用打点计时器打出的纸带上记录的数据，做出速度—时间图象，寻找小车速度随时间变化的规律。一、实验目的和探究原理提出问题1.小车在重物牵引下运动，如何确定小车的速度随时间变化的规律？
2.结合上一章所学请想一想，中学阶段在实验室中可通过怎样的工具和方法测定和分析速度变化规律？
?一、实验目的和探究原理可通过纸带上打点的疏密程度来判断,也可结合速度图像研究。二、测小车的速度所需实验器材及实验步骤1.实验器材
一端有滑轮的长木板、小车、钩码若干、带小钩的细绳、打点计时器、交流电源、纸带、刻度尺、导线若干、坐标纸。二、测小车的速度所需实验器材及实验步骤2.实验步骤
（1）附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路。
（2）用一条细绳拴住小车使细绳跨过滑轮，下边挂上适量的钩码，让纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车的后面。实验装置如图所示。
（3）把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一行小点。换上新的纸带，重复实验三次。
（4）在三条纸带中选择一条最清晰的，舍弃开头一些过于密集的点，找一个合适的点作为计时起点，选择相隔0.1 s的若干
个点作为计数点，计算出各计数点的瞬时速度，
填入设计的表格中。
（5）增减所挂钩码的个数，再做两次实验。典型例题例1在研究匀变速直线运动的实验中，某同学操作实验步骤如下，其中错误或遗漏的步骤有（遗漏步骤可编上序号G、H……）
A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，并接好电路
B．将打点计时器固定在平板上跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码
C．把小车停在靠近打点计时器处放开纸带，再接通电源
D．取下纸带
E．将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上做匀速运动
F．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔
将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序。解析：（1）C问中应先接通电源，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，重复三次。
步骤顺序为：BFEACDG
答案：BFEACDG三、数据处理提出问题
1.怎样选取纸带和分析纸带上的点？
?三、数据处理提出问题
2.如何求出各计数点的瞬时速度？请设计表格处理数据。
?三、数据处理提出问题
3.求出各点速度后，怎样分析和利用这些数据，找到小车速度的变化规律？
解决方案
有了原始数据，确定运动规律的最好方法是作速度—时间图象，这样就把物体的运动规律形象而直观地显现出来，这种方法就是图象法。作图象时要标明横纵坐标轴代表的物理意义，选择合适的标度，以各点瞬时速度为纵轴，时间t为横轴，根据所得数据描点：观察和思考点的分布规律。从点的分布看如果这些点大致在一条直线上，就用直线拟合，让尽可能多的点处在直线上，不在直线上的点应对称地分布在直线两侧。三、数据处理提出问题
4.从图上可以看出小车的速度随时间怎样变化？?三、数据处理???典型例题?解析:(1)两相邻的计数点之间的时间间隔为T=0.02×5 s=0.1 s。对应各点的速度分别为:
v1=x1+x22T=1.40+1.902×0.1 cm/s=16.50 cm/s,
v2=x2+x32T=1.90+2.382×0.1 cm/s=21.40 cm/s,
v3=x3+x42T=2.38+2.882×0.1 cm/s=26.30 cm/s,
v4=x4+x52T=2.88+3.392×0.1 cm/s=31.35 cm/s,
v5=x5+x62T=3.39+3.872×0.1 cm/s=36.30 cm/s。
(2)按照横坐标每0.1 s为1个分度,纵坐标每10 cm/s为1个分度建立直角坐标系,根据上面计算出来的各计数时刻的速度值,用描点法即可作出小车运动的v-t图像,如图所示。
(3)根据小车运动的v-t图像是一条向上倾斜的直线,可判断小车运动的速度是随时间均匀增加的。
答案:(1)16.50 21.40 26.30 31.35 36.30
(2)如图所示。
(3)见解析。典型例题例3 在研究物体速度随时间变化规律的实验中,如图2-1-17所示为一次记录小车运动情况的纸带,图中A、B、C、D、E为相邻的计数点,相邻计数点间的时间间隔T＝0.1 s。(1)根据 可计算各点的瞬时速度,可得vD= m/s,vC= m/s,vB= m/s。
(2)在图所示坐标中画出小车的v-t图线,并根据图线求出a= 。
(3)将图线延长与纵轴相交,交点的速度为 ,此速度的物理意义
是 。解析:(1)在匀加速直线运动中,与该点相邻的前后两点间的平均速度等于该点的瞬时速度。
D点的瞬时速度
vD=xCE2T=105.60-27.60cm0.2 s=390 cm/s=3.90 m/s
C点的瞬时速度
vC=xBD2T=60.30-7.50cm0.2 s=264 cm/s=2.64 m/s
B点的瞬时速度
vB=xAC2T=27.60 cm0.2 s=138 cm/s=1.38 m/s。
(2)由上述数据画出小车的v-t图线如图所示,由图线的斜率可求得它的平均加速度为a=ΔvΔt=1.26 m/s0.1 s=12.6 m/s2。
(3)将图线延长后,与纵轴的交点的速度约为0.12 m/s,它表示0时刻小车经过A点的速度。
答案:(1)与该点相邻的前后两点间的平均速度等于该点的瞬时速度 3.90 2.64 1.38 (2)如图2-1-19所示。 12.6 m/s2 (3)0.12 m/s 表示0时刻小车经过A点的速度四、实验的注意事项?巩固练习1.在探究小车速度随时间变化规律的实验中，下列哪些器材是本实验必需的 .
①打点计时器 ②天平 ③低压直流电源 ④细绳 ⑤纸带 ⑥小车 ⑦钩码 ⑧停表 ⑨一端有滑轮的长木板
为达到实验目的还需要的器材是 . ①④⑤⑥⑦⑨低压交流电源、刻度尺巩固练习2.在实验“探究小车速度随时间变化的规律”中，我们采用的正确方法是（ ）
A.舍掉开头过于紧密的点，找一个适当的点当做计时起点
B.为了实验精确，选取纸带上第一个点做计时起点
C.每相邻计数点的时间间隔只能取0.1 s
D.每相邻计数点的时间间隔可视打点密度而定，可取0.02 s、0.04s、…n×0.02 sAD巩固练习 3.在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中，打点计时器使用的交流电的频率为50 Hz，记录小车运动的纸带如图2-1-5所示，在纸带上选择0、1、2、3、4、5这6个计数点，相邻两计数点之间还有四个点未画出，纸带旁并排放着带有最小分度为毫米的刻度尺，零点跟“0”计数点对齐，由图可以读出三个计数点1、3、5跟0点的距离填入下表中。?巩固练习?布置作业
完成[课时学案]中交流讨论的内容