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 | pptx | ||
| 文件大小 | 35.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-09-15 00:00:00 | ||
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文档简介
(共32张PPT)
2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律
实验预备知识
一、实验的重要性 (自学)
三、误差和有效数字
二、怎样做好物理实验
1、不仅动手，而且动脑
2、实事求是，尊重事实
3、谨慎操作，细心分析
新课引入
运动的描述
研究运动的
两个基本概念
描述运动的
三个物理量
质点(研究对象的理想模型）
位移(位置的变化）
速度(位置的变化快慢）
加速度(速度的变化快慢）
参考系(研究运动的参照物体）
思考：研究一个物体的运动要用到学过的哪些概念及物理量？
思考：要研究小车在重物牵引下速度随时间变化的规律，你认为如何设计此实验
需要测量哪些物理量
选用什么器材
请你把自己研究的方案写出来，并和同学交流。
实验思路
1.实验目的：
2.实验方案：
让小车在木板上在重物的牵引下运动
槽码牵引小车在长木板上运动
探究小车速度随时间变化的规律.
实验器材
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。
进行实验
1.在长木板上固定打点计时器，并使滑轮伸出桌面，连接电路。让小车停在靠近打点计时器的位置，安装好纸带，连接细绳和槽码。
2.先启动计时器，后放开小车，打点完成后立即关闭电源，观察纸带的点迹是否清晰。
3.增减所挂的槽码(或在小车上放置重物)，更换纸带，再做两次实验。 4.实验获得的纸带
数据处理1．纸带的选取与测量(1)在三条纸带中选择一条点迹最清晰的纸带。(2)为了便于测量，一般舍掉纸带开头一些过于密集的点迹，找一个适当的点作计时起点(0点)。(3)每5个点(相隔0.1s)取1个计数点进行测量(如图所示，相邻两点中间还有4个点未画出)。(4)采集数据的方法：不要直接去测量两个计数点间的距离，而是要量出各个计数点到计时零点的距离d1、d2、d3、…然后再算出相邻的两个计数点的距离x1＝d1；x2＝d2－d1；x3＝d3－d2；x4＝d4－d3；…2.瞬时速度的计算(2)设计表格并记录相关数据。v3/(m·s－1)v2/(m·s－1)v1/(m·s－1)0.50.40.30.20.10时间t/s543210位置编号任务：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：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
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。
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）。
误差分析
1．木板的粗糙程度不同，摩擦不均匀．
2．根据纸带测量的位移有误差，从而计算出的瞬时速度有误差．
3．作v t图象时单位选择不合适或人为作图不准确带来误差．
注意事项
1．开始释放小车时，应使小车靠进打点计时器．
2．先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再释放小车．
3．打点完毕，立即断开电源．
4．选取一条点迹清晰的纸带，适当舍弃点密集部分，适当选取计数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的时间间隔T等于多少．
5．要防止钩码落地，避免小车跟滑轮相碰，当小车到达滑轮前及时用手按住．
6．要区分打点计时器打出的计时点和人为选取的计数点，一般在纸带上每隔5个点取一个计数点，即时间间隔为t＝ 0.1 s.处理纸带时，一定要分清计时点和计数点，搞清计数点之间的时间间隔T
7．在坐标纸上画v t图象时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图象尽量分布在较大的坐标平面内.如果坐标系中的数据点大致落在一条直线上，作图线时应使尽可能多的点落在直线上，不在直线上的点应均匀分布在直线两侧；如果图线是曲线，要用平滑的曲线连接各点。
8、如果作出的v t图像是一条直线，则直线的斜率表示加速度a的大小．
介绍：粘贴法处理纸带
1、方法：鉴于纸带的宽度相同，可以选择一条点迹清晰的纸带，选出计数点，然后将纸带从计数点处剪下，连续减下，连续减下4-5段，然后将所得小纸带底边（断口处）对齐并列贴在坐标系中。
2、运动性质的判定：若利用粘贴法处理纸带时，横轴代表纸带宽度，纵轴代表相同相邻时间间隔内物体发生的位移。纵坐标之差即代表相邻的相等时间间隔的位移差Δx，由于速度均匀变化的直线运动相邻的相等时间内速度增量是定值，则相邻的相等时间间隔的位移差Δx也是相等的。因此若Δx为定值，则物体做速度均匀变化的直线运动。
3、原理：如下图所示，可以看出粘贴法得到的图像等效于v-t图像
例 在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中：
(1)下列哪些器材是多余的：______
①电磁打点计时器 ②天平 ③低压直流电 ④细绳
⑤纸带 ⑥小车 ⑦钩码 ⑧秒表 ⑨一端有滑轮的长木板
(2)为达到实验目的 ，还需要的器材是：__________
答案解析：
不需要测量质量；需要低压交流电；打点计时器每隔0.2s打一次点，可以计时；故②③⑧多余
想 一 想
某同学采用了如下方法绘制小车运动的v-t图像：先把实验得到的纸带每隔0.1 s剪断，得到若干短纸条，再把这些纸条下端对齐，并排贴在一张纸上。
纸条的宽度方向作为时间坐标轴，长度方向作为速度坐标轴，最后将纸条上端中心连起来，得到小车运动的v-t图像。
这样做有道理吗？
课 堂 练 习
1.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，所需器材有：打点计时器（带导线）、长木板、纸带、复写纸、小车、钩码、细线，此外还需（ ）中的器材.
A.直流电源、天平及砝码 B.直流电源、毫米刻度尺
C.交流电源、天平及砝码 D.交流电源、毫米刻度尺
D
课 堂 练 习
2.在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，未启动打点计时器，小车应放置在（ ）
A.靠近打点计时器位置
B.长木板上的滑轮附近
C.打点计时器与滑轮的中点处
D.任意位置
A
课 堂 练 习
3.如图是某同学在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验时打出的纸带，已知打点计时器的电源频率是50 Hz（周期是0.02 s），则：（ ） ）
D
课 堂 练 习
4.（多选）在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，得到如下图所示的纸带，其中A、B、C、D、E、F、G为计数点，相邻两计数点间的时间间隔为T，x1、x2、x3、x4、x5、x6分别为AB、BC、CD、DE、EF、FG间的位移，下列可用来计算打D点时小车速度的表达式是（ ）
B C
课 堂 练 习
5.（多选）“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图甲、乙两个图象为甲、乙两位同学从实验中得到数据后画出的小车运动的v-t图象.下列说法正确的是（ ）
A.甲的实验误差比乙的实验误差小
B.甲的实验误差比乙的实验误差大
C.甲在实验中处理纸带时没有舍掉开头一些密集的点迹
D.乙在实验中处理纸带时没有舍掉开头一些密集的点迹
B C
课 堂 练 习
6.关于用打点计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验，下列说法中正确的是（ ）
A.打点计时器应固定在长木板上，且靠近滑轮一端
B.开始实验时小车应靠近打点计时器一端
C.应先接通电源，待打点稳定后再释放小车
D.牵引小车的钩码个数越多越好
B C
课 堂 练 习
7.在探究“小车速度随时间变化的规律”的实验中，某同学操作以下实验步骤，其中错误或遗漏的步骤有（遗漏步骤可编上序号G……）__________________________________________________________________
A.将小车安放至靠近打点计时器处，先放开小车，再接通电源
B.将打点计时器固定在平板上没有滑轮的一端，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
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______________
步骤A中应先接通电源, 再放开小车
步骤D中取下纸带前应先断开电源
补充步骤G：换上新纸带，重复三次实验；
BECFADG
课 堂 练 习
8.在“探究小车的速度随时间变化的规律”的实验中，某同学操作过程中有以下实验步骤：
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，并连接好电路；
C.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下边吊着适当重的钩码，放手后看小车能否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；
G.换上新纸带，重复操作两次.
（1）其中有错误的步骤是______；应改正为___________________________________.
（2）将改正后的步骤按合理的顺序写在横线上：步骤顺序为_________________.
A
先接通电源，再放开纸带
EBCFADG
课 堂 练 习
9.在“探究小车速度随时间变化的规律”时，某同学根据所学知识设计了如下实验步骤：
A.把打点计时器固定在长木板上，连接好电路；
B.把小车停放在靠近打点计时器处，接通电源后放开小车；
C.换上纸带，重复三次，选择一条理想的纸带；
D.把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车车尾；
E.断开电源，取下纸带.
（1）合理的实验顺序应为____________.
ADBEC
若下图是该实验得到的一条纸带，从0点开始每5个计时点取一个记数点，依照打点的先后顺序依次编为1、2、3、4、5、6，测得s1＝5.18cm, s2＝4.40cm，s3＝3.62cm，s4＝2.84 cm，s5＝2.06 cm，s6＝1.28 cm.
（2）相邻两记数点间的时间间隔为________s.
（3）打点计时器打下记数点3时，小车的速度大小v3＝________m/s.
0.1
0.323
本课小结
计数点瞬时速度的求法:
以纸带上某点为中间时刻取一小段位移，用这段位移的平均速度表示这点的瞬时速度。
v-t图像做法：
通过观察、思考，找出这些点的分布规律，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。
再见
2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律
实验预备知识
一、实验的重要性 (自学)
三、误差和有效数字
二、怎样做好物理实验
1、不仅动手，而且动脑
2、实事求是，尊重事实
3、谨慎操作，细心分析
新课引入
运动的描述
研究运动的
两个基本概念
描述运动的
三个物理量
质点(研究对象的理想模型）
位移(位置的变化）
速度(位置的变化快慢）
加速度(速度的变化快慢）
参考系(研究运动的参照物体）
思考：研究一个物体的运动要用到学过的哪些概念及物理量？
思考：要研究小车在重物牵引下速度随时间变化的规律，你认为如何设计此实验
需要测量哪些物理量
选用什么器材
请你把自己研究的方案写出来，并和同学交流。
实验思路
1.实验目的：
2.实验方案：
让小车在木板上在重物的牵引下运动
槽码牵引小车在长木板上运动
探究小车速度随时间变化的规律.
实验器材
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。
进行实验
1.在长木板上固定打点计时器，并使滑轮伸出桌面，连接电路。让小车停在靠近打点计时器的位置，安装好纸带，连接细绳和槽码。
2.先启动计时器，后放开小车，打点完成后立即关闭电源，观察纸带的点迹是否清晰。
3.增减所挂的槽码(或在小车上放置重物)，更换纸带，再做两次实验。 4.实验获得的纸带
数据处理1．纸带的选取与测量(1)在三条纸带中选择一条点迹最清晰的纸带。(2)为了便于测量，一般舍掉纸带开头一些过于密集的点迹，找一个适当的点作计时起点(0点)。(3)每5个点(相隔0.1s)取1个计数点进行测量(如图所示，相邻两点中间还有4个点未画出)。(4)采集数据的方法：不要直接去测量两个计数点间的距离，而是要量出各个计数点到计时零点的距离d1、d2、d3、…然后再算出相邻的两个计数点的距离x1＝d1；x2＝d2－d1；x3＝d3－d2；x4＝d4－d3；…2.瞬时速度的计算(2)设计表格并记录相关数据。v3/(m·s－1)v2/(m·s－1)v1/(m·s－1)0.50.40.30.20.10时间t/s543210位置编号任务：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：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
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。
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）。
误差分析
1．木板的粗糙程度不同，摩擦不均匀．
2．根据纸带测量的位移有误差，从而计算出的瞬时速度有误差．
3．作v t图象时单位选择不合适或人为作图不准确带来误差．
注意事项
1．开始释放小车时，应使小车靠进打点计时器．
2．先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再释放小车．
3．打点完毕，立即断开电源．
4．选取一条点迹清晰的纸带，适当舍弃点密集部分，适当选取计数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的时间间隔T等于多少．
5．要防止钩码落地，避免小车跟滑轮相碰，当小车到达滑轮前及时用手按住．
6．要区分打点计时器打出的计时点和人为选取的计数点，一般在纸带上每隔5个点取一个计数点，即时间间隔为t＝ 0.1 s.处理纸带时，一定要分清计时点和计数点，搞清计数点之间的时间间隔T
7．在坐标纸上画v t图象时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图象尽量分布在较大的坐标平面内.如果坐标系中的数据点大致落在一条直线上，作图线时应使尽可能多的点落在直线上，不在直线上的点应均匀分布在直线两侧；如果图线是曲线，要用平滑的曲线连接各点。
8、如果作出的v t图像是一条直线，则直线的斜率表示加速度a的大小．
介绍：粘贴法处理纸带
1、方法：鉴于纸带的宽度相同，可以选择一条点迹清晰的纸带，选出计数点，然后将纸带从计数点处剪下，连续减下，连续减下4-5段，然后将所得小纸带底边（断口处）对齐并列贴在坐标系中。
2、运动性质的判定：若利用粘贴法处理纸带时，横轴代表纸带宽度，纵轴代表相同相邻时间间隔内物体发生的位移。纵坐标之差即代表相邻的相等时间间隔的位移差Δx，由于速度均匀变化的直线运动相邻的相等时间内速度增量是定值，则相邻的相等时间间隔的位移差Δx也是相等的。因此若Δx为定值，则物体做速度均匀变化的直线运动。
3、原理：如下图所示，可以看出粘贴法得到的图像等效于v-t图像
例 在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中：
(1)下列哪些器材是多余的：______
①电磁打点计时器 ②天平 ③低压直流电 ④细绳
⑤纸带 ⑥小车 ⑦钩码 ⑧秒表 ⑨一端有滑轮的长木板
(2)为达到实验目的 ，还需要的器材是：__________
答案解析：
不需要测量质量；需要低压交流电；打点计时器每隔0.2s打一次点，可以计时；故②③⑧多余
想 一 想
某同学采用了如下方法绘制小车运动的v-t图像：先把实验得到的纸带每隔0.1 s剪断，得到若干短纸条，再把这些纸条下端对齐，并排贴在一张纸上。
纸条的宽度方向作为时间坐标轴，长度方向作为速度坐标轴，最后将纸条上端中心连起来，得到小车运动的v-t图像。
这样做有道理吗？
课 堂 练 习
1.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，所需器材有：打点计时器（带导线）、长木板、纸带、复写纸、小车、钩码、细线，此外还需（ ）中的器材.
A.直流电源、天平及砝码 B.直流电源、毫米刻度尺
C.交流电源、天平及砝码 D.交流电源、毫米刻度尺
D
课 堂 练 习
2.在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，未启动打点计时器，小车应放置在（ ）
A.靠近打点计时器位置
B.长木板上的滑轮附近
C.打点计时器与滑轮的中点处
D.任意位置
A
课 堂 练 习
3.如图是某同学在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验时打出的纸带，已知打点计时器的电源频率是50 Hz（周期是0.02 s），则：（ ） ）
D
课 堂 练 习
4.（多选）在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，得到如下图所示的纸带，其中A、B、C、D、E、F、G为计数点，相邻两计数点间的时间间隔为T，x1、x2、x3、x4、x5、x6分别为AB、BC、CD、DE、EF、FG间的位移，下列可用来计算打D点时小车速度的表达式是（ ）
B C
课 堂 练 习
5.（多选）“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图甲、乙两个图象为甲、乙两位同学从实验中得到数据后画出的小车运动的v-t图象.下列说法正确的是（ ）
A.甲的实验误差比乙的实验误差小
B.甲的实验误差比乙的实验误差大
C.甲在实验中处理纸带时没有舍掉开头一些密集的点迹
D.乙在实验中处理纸带时没有舍掉开头一些密集的点迹
B C
课 堂 练 习
6.关于用打点计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验，下列说法中正确的是（ ）
A.打点计时器应固定在长木板上，且靠近滑轮一端
B.开始实验时小车应靠近打点计时器一端
C.应先接通电源，待打点稳定后再释放小车
D.牵引小车的钩码个数越多越好
B C
课 堂 练 习
7.在探究“小车速度随时间变化的规律”的实验中，某同学操作以下实验步骤，其中错误或遗漏的步骤有（遗漏步骤可编上序号G……）__________________________________________________________________
A.将小车安放至靠近打点计时器处，先放开小车，再接通电源
B.将打点计时器固定在平板上没有滑轮的一端，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
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______________
步骤A中应先接通电源, 再放开小车
步骤D中取下纸带前应先断开电源
补充步骤G：换上新纸带，重复三次实验；
BECFADG
课 堂 练 习
8.在“探究小车的速度随时间变化的规律”的实验中，某同学操作过程中有以下实验步骤：
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，并连接好电路；
C.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下边吊着适当重的钩码，放手后看小车能否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；
G.换上新纸带，重复操作两次.
（1）其中有错误的步骤是______；应改正为___________________________________.
（2）将改正后的步骤按合理的顺序写在横线上：步骤顺序为_________________.
A
先接通电源，再放开纸带
EBCFADG
课 堂 练 习
9.在“探究小车速度随时间变化的规律”时，某同学根据所学知识设计了如下实验步骤：
A.把打点计时器固定在长木板上，连接好电路；
B.把小车停放在靠近打点计时器处，接通电源后放开小车；
C.换上纸带，重复三次，选择一条理想的纸带；
D.把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车车尾；
E.断开电源，取下纸带.
（1）合理的实验顺序应为____________.
ADBEC
若下图是该实验得到的一条纸带，从0点开始每5个计时点取一个记数点，依照打点的先后顺序依次编为1、2、3、4、5、6，测得s1＝5.18cm, s2＝4.40cm，s3＝3.62cm，s4＝2.84 cm，s5＝2.06 cm，s6＝1.28 cm.
（2）相邻两记数点间的时间间隔为________s.
（3）打点计时器打下记数点3时，小车的速度大小v3＝________m/s.
0.1
0.323
本课小结
计数点瞬时速度的求法:
以纸带上某点为中间时刻取一小段位移，用这段位移的平均速度表示这点的瞬时速度。
v-t图像做法：
通过观察、思考，找出这些点的分布规律，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。
再见