2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 课件(共28张PPT)2023-2024学年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(共28张PPT)2023-2024学年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 | 5.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-09-23 00:00:00 | ||
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文档简介
(共28张PPT)
第
节
1
2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律
目标定位
1.知道电磁打点计时器、电火花计时器的构造及工作原理，学会使用两种计时器.
2.会根据纸带上的点迹计算物体运动的平均速度.
3.能运用实验数据描绘v-t图象.
物体的运动通常比较复杂，例如速度有时快有时慢，我们怎么研究呢？
物理定律不能单靠“思维”来获得，还应致力于观察和实验。—普朗克
1.巩固打点计时器的使用、纸带数据处理的方法
2.学会利用图像来处理实验数据的方法
3.根据图像能定性分析小车在重物牵引下的运动规律
实验目的
一、复习提问
1：打点计时器如何分类，各自的工作原理是什么？
2：我们需要测量哪些物理量？
3：是否掌握了用平面直角坐标系描点连线的方法？V-t图象如何来分析物体的运动情况？
二、原理分析
1：计算瞬时速度时，应在计数点附近取一段很短的时间，计算该时间内的平均速度来代替该点的瞬时速度
2：描点时应该尽量保证尽可能多的点在一条线上，再判断运动规律
实验原理
学生电源，刻度尺，坐标纸
钩码
打点计时器
纸带
小车
细绳
一端附有定滑轮的长木板
实验器材
①木板平放，使滑轮伸出桌面；
②木板 滑轮的一端固定打点计时器，连接好电路；
③拴细线，穿纸带，挂钩码，让小车停在靠近打点计时器的位置；
④先 ， 再
⑤断开电源，取出纸带；
⑥换上新纸带，重复操作两次，选择一条点迹清晰的留用。
⑦增减所挂钩码，重复步骤③-⑥。
实验步骤
远离
接通电源
释放小车
1.开始释放小车的时候，小车应该靠近打点计时器。
2.先通电，后释放小车。
3.打点完毕，马上关闭电源。
4.钩码的质量要适中，不能质量太大，也不能质量太小。
5.实验时要注意保护小车及滑轮，要避免它们被碰坏或跌坏。
6.安装打点计时器时，要使打点计时器的限位孔沿长木板的纵轴中心线方向。
7.摆放小车时，要使小车能沿木板中心线运动；纸带穿过限位孔后应该展平，以减小和限位孔的摩擦。
注意事项
数据记录处理与分析
(1)从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开始一些比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个点，作为计数始点，以后依次每五个点取一个计数点，并标明0、1、2、3、4、…，如图所示．
测量并记录数据：
①纯天然的两个相邻计时点的时间 t=0.02s
②两个计数点之间的时间比较复杂
(2) 采集数据的方法:分别计算出相邻的两计数点之间的位移x1、x2、x3、…。如图所示，一般不是直接测量相邻两个计数点间的距离，而是先测量出各个计数点到计时零点的距离x1、x2、x3、x4、x5，再计算出相邻的两个计数点的距离.Δx1＝x1，Δx2＝x2－x1，Δx3＝x3－x2，Δx4＝x4－x3，Δx5＝x5－x4.
例如：
Δx1＝xAB=24.00mm，
Δx2＝xAC－xAB=52.00-24.00=28.00mm
Δx3＝xAD－xAC =84.00-52.00=32.00mm
Δx4＝xAE－xAD =120.00- 84.00=36.00mm
建立v-t坐标
t/s
v/(m/s)
拟合图线
t/s
v/(m/s)
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.
例 如图2所示是某同学测量匀变速直线运动的加速度时，从若干纸带中选中的一条纸带的一部分，他每隔4个点取一个计数点，图中注明了他对各计数点间距离的测量结果.所接电源是频率为50 Hz的交流电.
(1)为了验证小车的运动是匀变速运动，请进行下列计算，并填入下表内.(单位：cm)
应用匀变速直线运动规律处理纸带问题
x2－x1 x3－x2 x4－x3 x5－x4 x6－x5
1.58 1.57
由此可以得出结论：小车的运动是________.
(2)两个相邻计数点间的时间间隔Δt＝________ s.
(3)计算打计数点B时小车的速度vB＝________m/s(结果保留三位有效数字).
解析 （1）数据如表所示.
x2－x1 x3－x2 x4－x3 x5－x4 x6－x5
1.58 1.57 1.57 1.58 1.58
由数据表分析可知，在误差允许范围内相邻相等时间内的位移差相等，因此可以得出结论：小车的运动是匀变速直线运动.
（2）该打点计时器所接的电源是频率为50 Hz的交流电，纸带上每隔4个点取一个计数点，即两个相邻计数点间的时间间隔Δt＝5× s＝0.10 s.
（3）由于小车做匀变速直线运动，因此，打计数点B时小车的速度等于AC段的平均速度，即vB＝ ≈0.517 m/s.
例 (全国卷Ⅰ)某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间.实验前，将该计时器固定在小车旁，如图3(a)所示.实验时，保持桌面水平，用手轻推一下小车.在小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴，图(b)记录了桌面上连续6个水滴的位置.(已知滴水计时器每30 s内共滴下46个小水滴)
实验原理的迁移应用
图3
(1)由图(b)可知，小车在桌面上是_________(填“从右向左”或“从左向右”)运动的.
从右向左
解析 小车在阻力的作用下，做减速运动，由题图(b)知，从右向左相邻水滴间的距离逐渐减小，所以小车在桌面上是从右向左运动的.
t/s
v/(m.s-1)
△v
△t
如何求加速度？
舍去！
利用实验数据求加速度的方法
1、【西安市高一期中考试】使用打点计时器来分析物体运动情况的实验中，有以下基本步骤：
A.松开纸带让物体带着纸带运动
B.穿好纸带
C.把打点计时器固定好
D.接通电源，进行打点
以上步骤中正确的顺序是______________
CBDA
2、某同学在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中，所得纸带点间距过密，若利用该纸带分析小车运动情况，下列做法可行的是（ ）
A. 每隔9个点取一计数点，计数点时间间隔为0.2 s；
B. 每隔2个点取一个计数点，计数点时间间隔为0.4 s；
C. 只研究纸带后端几个间距较大的点所在区域 ；
D. 只研究纸带前端几个较密的点所在区域。
A
3、 在利用打点计时器探究匀变速直线运动的规律时得到如图所示的一条纸带，在用下列测量数据求4计数点的瞬时速度时，下列说法正确的是（ ）
A. 利用3、5两点的平均速度计算，接近4计数点的瞬时速度 B. 利用2、5两点的平均速度计算，接近4计数点的瞬时速度
C. 利用1、6两点的平均速度计算，接近4计数点的瞬时速度
D. 利用0、6两点的平均速度计算，接近4计数点的瞬时速度
0 1 2 3 4 5 6
0 1.40 3.55 6.45 10.15 14.55 19.70
A
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
谢 谢！
第
节
1
2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律
目标定位
1.知道电磁打点计时器、电火花计时器的构造及工作原理，学会使用两种计时器.
2.会根据纸带上的点迹计算物体运动的平均速度.
3.能运用实验数据描绘v-t图象.
物体的运动通常比较复杂，例如速度有时快有时慢，我们怎么研究呢？
物理定律不能单靠“思维”来获得，还应致力于观察和实验。—普朗克
1.巩固打点计时器的使用、纸带数据处理的方法
2.学会利用图像来处理实验数据的方法
3.根据图像能定性分析小车在重物牵引下的运动规律
实验目的
一、复习提问
1：打点计时器如何分类，各自的工作原理是什么？
2：我们需要测量哪些物理量？
3：是否掌握了用平面直角坐标系描点连线的方法？V-t图象如何来分析物体的运动情况？
二、原理分析
1：计算瞬时速度时，应在计数点附近取一段很短的时间，计算该时间内的平均速度来代替该点的瞬时速度
2：描点时应该尽量保证尽可能多的点在一条线上，再判断运动规律
实验原理
学生电源，刻度尺，坐标纸
钩码
打点计时器
纸带
小车
细绳
一端附有定滑轮的长木板
实验器材
①木板平放，使滑轮伸出桌面；
②木板 滑轮的一端固定打点计时器，连接好电路；
③拴细线，穿纸带，挂钩码，让小车停在靠近打点计时器的位置；
④先 ， 再
⑤断开电源，取出纸带；
⑥换上新纸带，重复操作两次，选择一条点迹清晰的留用。
⑦增减所挂钩码，重复步骤③-⑥。
实验步骤
远离
接通电源
释放小车
1.开始释放小车的时候，小车应该靠近打点计时器。
2.先通电，后释放小车。
3.打点完毕，马上关闭电源。
4.钩码的质量要适中，不能质量太大，也不能质量太小。
5.实验时要注意保护小车及滑轮，要避免它们被碰坏或跌坏。
6.安装打点计时器时，要使打点计时器的限位孔沿长木板的纵轴中心线方向。
7.摆放小车时，要使小车能沿木板中心线运动；纸带穿过限位孔后应该展平，以减小和限位孔的摩擦。
注意事项
数据记录处理与分析
(1)从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开始一些比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个点，作为计数始点，以后依次每五个点取一个计数点，并标明0、1、2、3、4、…，如图所示．
测量并记录数据：
①纯天然的两个相邻计时点的时间 t=0.02s
②两个计数点之间的时间比较复杂
(2) 采集数据的方法:分别计算出相邻的两计数点之间的位移x1、x2、x3、…。如图所示，一般不是直接测量相邻两个计数点间的距离，而是先测量出各个计数点到计时零点的距离x1、x2、x3、x4、x5，再计算出相邻的两个计数点的距离.Δx1＝x1，Δx2＝x2－x1，Δx3＝x3－x2，Δx4＝x4－x3，Δx5＝x5－x4.
例如：
Δx1＝xAB=24.00mm，
Δx2＝xAC－xAB=52.00-24.00=28.00mm
Δx3＝xAD－xAC =84.00-52.00=32.00mm
Δx4＝xAE－xAD =120.00- 84.00=36.00mm
建立v-t坐标
t/s
v/(m/s)
拟合图线
t/s
v/(m/s)
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.
例 如图2所示是某同学测量匀变速直线运动的加速度时，从若干纸带中选中的一条纸带的一部分，他每隔4个点取一个计数点，图中注明了他对各计数点间距离的测量结果.所接电源是频率为50 Hz的交流电.
(1)为了验证小车的运动是匀变速运动，请进行下列计算，并填入下表内.(单位：cm)
应用匀变速直线运动规律处理纸带问题
x2－x1 x3－x2 x4－x3 x5－x4 x6－x5
1.58 1.57
由此可以得出结论：小车的运动是________.
(2)两个相邻计数点间的时间间隔Δt＝________ s.
(3)计算打计数点B时小车的速度vB＝________m/s(结果保留三位有效数字).
解析 （1）数据如表所示.
x2－x1 x3－x2 x4－x3 x5－x4 x6－x5
1.58 1.57 1.57 1.58 1.58
由数据表分析可知，在误差允许范围内相邻相等时间内的位移差相等，因此可以得出结论：小车的运动是匀变速直线运动.
（2）该打点计时器所接的电源是频率为50 Hz的交流电，纸带上每隔4个点取一个计数点，即两个相邻计数点间的时间间隔Δt＝5× s＝0.10 s.
（3）由于小车做匀变速直线运动，因此，打计数点B时小车的速度等于AC段的平均速度，即vB＝ ≈0.517 m/s.
例 (全国卷Ⅰ)某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间.实验前，将该计时器固定在小车旁，如图3(a)所示.实验时，保持桌面水平，用手轻推一下小车.在小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴，图(b)记录了桌面上连续6个水滴的位置.(已知滴水计时器每30 s内共滴下46个小水滴)
实验原理的迁移应用
图3
(1)由图(b)可知，小车在桌面上是_________(填“从右向左”或“从左向右”)运动的.
从右向左
解析 小车在阻力的作用下，做减速运动，由题图(b)知，从右向左相邻水滴间的距离逐渐减小，所以小车在桌面上是从右向左运动的.
t/s
v/(m.s-1)
△v
△t
如何求加速度？
舍去！
利用实验数据求加速度的方法
1、【西安市高一期中考试】使用打点计时器来分析物体运动情况的实验中，有以下基本步骤：
A.松开纸带让物体带着纸带运动
B.穿好纸带
C.把打点计时器固定好
D.接通电源，进行打点
以上步骤中正确的顺序是______________
CBDA
2、某同学在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中，所得纸带点间距过密，若利用该纸带分析小车运动情况，下列做法可行的是（ ）
A. 每隔9个点取一计数点，计数点时间间隔为0.2 s；
B. 每隔2个点取一个计数点，计数点时间间隔为0.4 s；
C. 只研究纸带后端几个间距较大的点所在区域 ；
D. 只研究纸带前端几个较密的点所在区域。
A
3、 在利用打点计时器探究匀变速直线运动的规律时得到如图所示的一条纸带，在用下列测量数据求4计数点的瞬时速度时，下列说法正确的是（ ）
A. 利用3、5两点的平均速度计算，接近4计数点的瞬时速度 B. 利用2、5两点的平均速度计算，接近4计数点的瞬时速度
C. 利用1、6两点的平均速度计算，接近4计数点的瞬时速度
D. 利用0、6两点的平均速度计算，接近4计数点的瞬时速度
0 1 2 3 4 5 6
0 1.40 3.55 6.45 10.15 14.55 19.70
A
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
谢 谢！