2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律 课件 （29张PPT）高一上学期物理人教版（2019）必修第一册
文档属性
| 名称 | 2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律 课件 （29张PPT）高一上学期物理人教版（2019）必修第一册 |
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| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 852.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-09-20 00:00:00 | ||
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文档简介
(共29张PPT)
2.1实验：
探究小车速度随时间变化的规律
第二章 匀变速直线运动的研究
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
一、结合第一章所学知识回答下面几个问题：
问题1：要描述一个物体的运动情况需要哪些物理量？
时间、位移、速度、加速度
问题2：如何同时测量物体的时间和位移？
通过使用打点计时器获得物体运动时的纸带，再用刻度尺对纸带进行测量。
知识回顾
问题3：如何测量物体的速度？
通过获取的纸带可以用极限法求出纸带上某点的瞬时速度
①通过求出的瞬时速度，利用加速度的定义式进行求解
问题4：如何测量物体的加速度
②通过求出的瞬时速度，利用v-t图像求斜率进行求解
1、电磁打点计时器是一种使用________电源的计时仪器，它的工作电压为________V以下，当电源频率为50 Hz时，每隔________s打一个点；使用电磁打点计时器时，应将纸带穿过________，复写纸套在定位轴上，并要放在纸带的________面；打点时应先______________，再让纸带运动，结束后
二、回顾电磁打点计时器的基础知识
交流
8
0.02
限位孔
上
接通电源
2、下图为搭建即时起打出的纸带的一部分，相邻两点之间的时间间隔是T，尽可能准确的计算出C点的瞬时速度，其表达式为 .
立刻关闭电源
问题情境：马路上洒水车洒完水后车子滴下的水渍
任务：观察生活现象，提出研究问题
问题
1.从水迹能否看出车的运动情况
2.要知道车在某一位置(时刻)的速度需要测量哪些物理量
3.如果在实验室条件下研究小车的运动情况，你怎样设计实验方案 需要测量什么物理量 器材是什么
车向左运动，速度越来越大
车向左运动，速度越来越大
可以用小车连接打点计时器，通过分析纸带来测量速度
任务：两种测量速度的方法
问题情境：气垫导轨及数字计时器如图所示，打点计时器如图所示
问题
1.如图，滑块在恒定牵引力作用下从同一位置多次释放，改变挡光片的宽度，记录对应挡光片宽度和时间，计算平均速度．得到的平均速度有何规律
2.用excel做出平均速度和挡光片宽度关系图像．图线有什么特点 若要测量瞬时速度，挡光片应该满足什么条件
大致相等
测量瞬时速度，时间应足够短，则挡光片宽度尽量小
任务：两种测量速度的方法
问题情境：气垫导轨及数字计时器如图所示，打点计时器如图所示
问题
3.如果要研究速度随时间的变化规律，可否用气垫导轨这一装置 为什么
4.如图，小车后面拖一条纸带，连接打点计时器，纸带上打出的点迹是否反映了小车的运动情况 用这种方法是否可以研究滑块运动速度随时间的变化规律
气垫导轨的光电门能记录挡光的时间间隔，
很难记录多个位置对应的时刻
打点纸带可以记录小车的运动情况
可以
（1）舍掉纸带开头过于密集的点，从清楚的点开始,若纸带上点与点之间的距离较小，每五个计时点取一个计数点 ,依次标号为0、1、2、3、4、 （但要看具体纸带情况灵活选定）；则相邻计数点间的时间间隔为T=5×0.02s=0.1s。分别测量0~1，0 ~ 2,0 ~ 3,0 ~ 4,0 ~ 5,0 ~ 6等计数点间的距离。
【数据处理】
（2）根据 ， 计算计数点1，2，3，4，5的瞬时速度，
把测量的数据计入表中。
位置 1 2 3 4 5 6
时间
v1/（m·s-1）
v2/（m·s-1）
v3/（m·s-1）
思考
图为电磁打点计时器打出的纸带，频闪的时间间隔为0.1s，测得的小车运动的数据如下表所示。
d1 d2 d3 d4 d5 d6
0.2cm 0.4cm 1.0cm 1.6cm 2.6cm 3.6cm
1.如何计算各点的瞬时速度？
利用打点计时器所打纸带的信息，代入计算式 ，即用以n点为中心的一小段时间间隔的平均速度代替n点的瞬时速度．
2.取与某点相邻的两个计数点间的平均速度为该点的瞬时速度，并填在下表中：
各点 B C D E F G
各点到A的距离/cm d1 d2 d3 d4 d5 d6
各点的位置坐标x/cm 0.2 0.4 1.0 1.6 2.6 3.6
瞬时速度v/（cm·s-1）
2 4 6 8 10
数据分析
位置 0 1 2 3 4 5 6
时间t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
v/（m·s-1） ／ 0.45 0.60 0.74 0.89 1.03 1.19
实验测得一组数据如下
你能否从表格中的数据看出小车速度随时间变化的定量关系？
数据分析的两种办法：1、列表法。2、图像法（v - t 图像）
在表格中我们只能粗略得知纸带在有些间断的点的速度.要想形象的了解纸带的速度变化规律我们还要借助于图象。
t/s
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.2
1.0
0.8
0.6
0.4
v/(m·s-1)
建立坐标系（横坐标时间,纵坐标瞬时速度）从点的分布看：这些点应该在一条直线上。
画出一条直线，让尽可能多的点处在这条直线上，其余均匀分布，去掉偏差太大的点。
做v-t图像：
1、图像特点：直观、形象
2、作图步骤
实验结论
你能描述小车速度随时间变化的规律吗？
1、小车的速度随时间的增加而均匀增加
2、小车速度随时间逐渐增大；
相同时间里，速度增量相同……
3、小车 v-t 图线是一条斜直线
误差分析
1．长木板粗糙程度不均匀。
2．交流电频率不稳定引起系统误差。
3．根据纸带测量的位移有误差（偶然误差），导致计算出的瞬时速度有误差。
4．作v-t图像时单位长度选取不合适或人为作图不准确带来误差。
知识点 实验原理与操作
例 在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，
(1)下列给出的器材中，有一部分已经选好了，请选出还需要的器材.
A.电磁打点计时器 B.天平 C.低压交流电源 D.低压直流电源 E.细绳和纸带
F.钩码和小车 G.秒表 H.一端有滑轮的长木板 Ι.刻度尺
选出的器材有AEFH，还需要____.
CI
解析：在本实验中，不需要测量小车和钩码的质量，因此不需要天平，打点计时器使用的是低压交流电源，因此不需要低压直流电源，同时打点计时器记录了小车运动时间，因此不需要秒表.测量点迹间的距离需要刻度尺，所以还需要的器材是：C、I.
(2)某同学按照以下步骤进行操作：
A.换上纸带重复做三次，选择一条较为理想的纸带；
B.将打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，接上所需电源；
C.把小车停在靠近打点计时器的地方，先放开小车，再启动计时器；
D.断开电源，取下纸带；
E.把一条细绳拴在小车前端，绳跨过滑轮挂上钩码，把纸带固定在小车后端并让纸带穿过打点计时器.
以上步骤有错误的是____(填步骤前的字母)，应更正为_________________________；步骤合理的顺序是________(填步骤前的字母).
C
先启动计时器，再放开小车
BECDA
解析：以上步骤有错误的是C，应先启动计时器，再放开小车.
根据组装器材、进行实验、数据处理的顺序知，操作步骤顺序为：BECDA.
例 在用电火花计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，图甲是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，相邻计数点间还有四个点未画出(电源频率为50 Hz)．
知识点 实验数据处理
(1)根据运动学有关公式可求得vB＝1.38 m/s，vC＝________m/s，vD＝3.90 m/s(保留三位有效数字)．
(2)利用求得的数值在图乙所示坐标纸上作出小车的 v-t 图象(从打A点时开始计时)，利用纸带上的数据求出小车运动的加速度a＝________m/s2(保留三位有效数字)．
(3)将图线延长与纵轴相交，交点的纵坐标是0.12 m/s，此交点的物理意义是_________________________．
t/s
v/(m/s)
1、与v轴的截距表示什么意思？
2、斜率的物理意义？
开始计时时，小车的速度
斜率反映小车速度增加的快慢—加速度
1、在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列说法正确的是( )
A．打点计时器应固定在长木板上，且靠近滑轮的一端
B．通过调节，使小车、纸带、细绳和定滑轮上边缘在一条直线上
C．开始实验时小车应放在靠近打点计时器的一端
D．钩码的质量越大越好
BC
跟踪练习
2、用电磁打点计时器、平板(光滑)、小车等器材探究小车速度随时间变化的规律，下图所示是某同学即将释放小车之前的实验装置图。该装置图中有3处明显错误，它们分别是：(1)__________________________________________________
(2)__________________________________________________
(3)__________________________________________________
细线应与木板平面平行
小车应从靠近打点计时器处开始释放
电源应选择交流电源
3、在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，打点计时器使用的交流电源
的频率为50 Hz，记录小车运动的一段纸带如
下图所示，在纸带上选择A、B、C、D、
E、F六个计数点，相邻两计数点之间还
有四个点未画出．
(1)由纸带提供的数据求出打下C、E点时
的小车的速度，填入下表：
0.35
计数点序号 B C D E
计数点对应的时刻t/s 0 0.1 0.2 0.3
通过计数点时小车的速度v/m·s－1 0.25 0.45
0.55
探究小车速度随时间变化的规律
一、实验思路
二、实验器材
三、进行实验
四、数据分析
五、注意事项
槽码牵引小车在长木板上运动，分析纸带，计算小车不同时刻瞬时速度
图像法：作出小车运动的v－t图像
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
实验步骤1、2、3、4
操作步骤注意事项
数据分析注意事项
再见
2.1实验：
探究小车速度随时间变化的规律
第二章 匀变速直线运动的研究
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
一、结合第一章所学知识回答下面几个问题：
问题1：要描述一个物体的运动情况需要哪些物理量？
时间、位移、速度、加速度
问题2：如何同时测量物体的时间和位移？
通过使用打点计时器获得物体运动时的纸带，再用刻度尺对纸带进行测量。
知识回顾
问题3：如何测量物体的速度？
通过获取的纸带可以用极限法求出纸带上某点的瞬时速度
①通过求出的瞬时速度，利用加速度的定义式进行求解
问题4：如何测量物体的加速度
②通过求出的瞬时速度，利用v-t图像求斜率进行求解
1、电磁打点计时器是一种使用________电源的计时仪器，它的工作电压为________V以下，当电源频率为50 Hz时，每隔________s打一个点；使用电磁打点计时器时，应将纸带穿过________，复写纸套在定位轴上，并要放在纸带的________面；打点时应先______________，再让纸带运动，结束后
二、回顾电磁打点计时器的基础知识
交流
8
0.02
限位孔
上
接通电源
2、下图为搭建即时起打出的纸带的一部分，相邻两点之间的时间间隔是T，尽可能准确的计算出C点的瞬时速度，其表达式为 .
立刻关闭电源
问题情境：马路上洒水车洒完水后车子滴下的水渍
任务：观察生活现象，提出研究问题
问题
1.从水迹能否看出车的运动情况
2.要知道车在某一位置(时刻)的速度需要测量哪些物理量
3.如果在实验室条件下研究小车的运动情况，你怎样设计实验方案 需要测量什么物理量 器材是什么
车向左运动，速度越来越大
车向左运动，速度越来越大
可以用小车连接打点计时器，通过分析纸带来测量速度
任务：两种测量速度的方法
问题情境：气垫导轨及数字计时器如图所示，打点计时器如图所示
问题
1.如图，滑块在恒定牵引力作用下从同一位置多次释放，改变挡光片的宽度，记录对应挡光片宽度和时间，计算平均速度．得到的平均速度有何规律
2.用excel做出平均速度和挡光片宽度关系图像．图线有什么特点 若要测量瞬时速度，挡光片应该满足什么条件
大致相等
测量瞬时速度，时间应足够短，则挡光片宽度尽量小
任务：两种测量速度的方法
问题情境：气垫导轨及数字计时器如图所示，打点计时器如图所示
问题
3.如果要研究速度随时间的变化规律，可否用气垫导轨这一装置 为什么
4.如图，小车后面拖一条纸带，连接打点计时器，纸带上打出的点迹是否反映了小车的运动情况 用这种方法是否可以研究滑块运动速度随时间的变化规律
气垫导轨的光电门能记录挡光的时间间隔，
很难记录多个位置对应的时刻
打点纸带可以记录小车的运动情况
可以
（1）舍掉纸带开头过于密集的点，从清楚的点开始,若纸带上点与点之间的距离较小，每五个计时点取一个计数点 ,依次标号为0、1、2、3、4、 （但要看具体纸带情况灵活选定）；则相邻计数点间的时间间隔为T=5×0.02s=0.1s。分别测量0~1，0 ~ 2,0 ~ 3,0 ~ 4,0 ~ 5,0 ~ 6等计数点间的距离。
【数据处理】
（2）根据 ， 计算计数点1，2，3，4，5的瞬时速度，
把测量的数据计入表中。
位置 1 2 3 4 5 6
时间
v1/（m·s-1）
v2/（m·s-1）
v3/（m·s-1）
思考
图为电磁打点计时器打出的纸带，频闪的时间间隔为0.1s，测得的小车运动的数据如下表所示。
d1 d2 d3 d4 d5 d6
0.2cm 0.4cm 1.0cm 1.6cm 2.6cm 3.6cm
1.如何计算各点的瞬时速度？
利用打点计时器所打纸带的信息，代入计算式 ，即用以n点为中心的一小段时间间隔的平均速度代替n点的瞬时速度．
2.取与某点相邻的两个计数点间的平均速度为该点的瞬时速度，并填在下表中：
各点 B C D E F G
各点到A的距离/cm d1 d2 d3 d4 d5 d6
各点的位置坐标x/cm 0.2 0.4 1.0 1.6 2.6 3.6
瞬时速度v/（cm·s-1）
2 4 6 8 10
数据分析
位置 0 1 2 3 4 5 6
时间t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
v/（m·s-1） ／ 0.45 0.60 0.74 0.89 1.03 1.19
实验测得一组数据如下
你能否从表格中的数据看出小车速度随时间变化的定量关系？
数据分析的两种办法：1、列表法。2、图像法（v - t 图像）
在表格中我们只能粗略得知纸带在有些间断的点的速度.要想形象的了解纸带的速度变化规律我们还要借助于图象。
t/s
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.2
1.0
0.8
0.6
0.4
v/(m·s-1)
建立坐标系（横坐标时间,纵坐标瞬时速度）从点的分布看：这些点应该在一条直线上。
画出一条直线，让尽可能多的点处在这条直线上，其余均匀分布，去掉偏差太大的点。
做v-t图像：
1、图像特点：直观、形象
2、作图步骤
实验结论
你能描述小车速度随时间变化的规律吗？
1、小车的速度随时间的增加而均匀增加
2、小车速度随时间逐渐增大；
相同时间里，速度增量相同……
3、小车 v-t 图线是一条斜直线
误差分析
1．长木板粗糙程度不均匀。
2．交流电频率不稳定引起系统误差。
3．根据纸带测量的位移有误差（偶然误差），导致计算出的瞬时速度有误差。
4．作v-t图像时单位长度选取不合适或人为作图不准确带来误差。
知识点 实验原理与操作
例 在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，
(1)下列给出的器材中，有一部分已经选好了，请选出还需要的器材.
A.电磁打点计时器 B.天平 C.低压交流电源 D.低压直流电源 E.细绳和纸带
F.钩码和小车 G.秒表 H.一端有滑轮的长木板 Ι.刻度尺
选出的器材有AEFH，还需要____.
CI
解析：在本实验中，不需要测量小车和钩码的质量，因此不需要天平，打点计时器使用的是低压交流电源，因此不需要低压直流电源，同时打点计时器记录了小车运动时间，因此不需要秒表.测量点迹间的距离需要刻度尺，所以还需要的器材是：C、I.
(2)某同学按照以下步骤进行操作：
A.换上纸带重复做三次，选择一条较为理想的纸带；
B.将打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，接上所需电源；
C.把小车停在靠近打点计时器的地方，先放开小车，再启动计时器；
D.断开电源，取下纸带；
E.把一条细绳拴在小车前端，绳跨过滑轮挂上钩码，把纸带固定在小车后端并让纸带穿过打点计时器.
以上步骤有错误的是____(填步骤前的字母)，应更正为_________________________；步骤合理的顺序是________(填步骤前的字母).
C
先启动计时器，再放开小车
BECDA
解析：以上步骤有错误的是C，应先启动计时器，再放开小车.
根据组装器材、进行实验、数据处理的顺序知，操作步骤顺序为：BECDA.
例 在用电火花计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，图甲是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，相邻计数点间还有四个点未画出(电源频率为50 Hz)．
知识点 实验数据处理
(1)根据运动学有关公式可求得vB＝1.38 m/s，vC＝________m/s，vD＝3.90 m/s(保留三位有效数字)．
(2)利用求得的数值在图乙所示坐标纸上作出小车的 v-t 图象(从打A点时开始计时)，利用纸带上的数据求出小车运动的加速度a＝________m/s2(保留三位有效数字)．
(3)将图线延长与纵轴相交，交点的纵坐标是0.12 m/s，此交点的物理意义是_________________________．
t/s
v/(m/s)
1、与v轴的截距表示什么意思？
2、斜率的物理意义？
开始计时时，小车的速度
斜率反映小车速度增加的快慢—加速度
1、在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列说法正确的是( )
A．打点计时器应固定在长木板上，且靠近滑轮的一端
B．通过调节，使小车、纸带、细绳和定滑轮上边缘在一条直线上
C．开始实验时小车应放在靠近打点计时器的一端
D．钩码的质量越大越好
BC
跟踪练习
2、用电磁打点计时器、平板(光滑)、小车等器材探究小车速度随时间变化的规律，下图所示是某同学即将释放小车之前的实验装置图。该装置图中有3处明显错误，它们分别是：(1)__________________________________________________
(2)__________________________________________________
(3)__________________________________________________
细线应与木板平面平行
小车应从靠近打点计时器处开始释放
电源应选择交流电源
3、在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，打点计时器使用的交流电源
的频率为50 Hz，记录小车运动的一段纸带如
下图所示，在纸带上选择A、B、C、D、
E、F六个计数点，相邻两计数点之间还
有四个点未画出．
(1)由纸带提供的数据求出打下C、E点时
的小车的速度，填入下表：
0.35
计数点序号 B C D E
计数点对应的时刻t/s 0 0.1 0.2 0.3
通过计数点时小车的速度v/m·s－1 0.25 0.45
0.55
探究小车速度随时间变化的规律
一、实验思路
二、实验器材
三、进行实验
四、数据分析
五、注意事项
槽码牵引小车在长木板上运动，分析纸带，计算小车不同时刻瞬时速度
图像法：作出小车运动的v－t图像
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
实验步骤1、2、3、4
操作步骤注意事项
数据分析注意事项
再见