课件14张PPT。 1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 【实验探究】 问题二：
用打点计时器测小车的速度所需哪些实验器材、实验步骤？问题一：
打点计时器结构如何？
问题三：
可以用打点计时器研究小车的运动吗？
探究目的1.练习使用打点计时器，学会用打上点的纸带研究物体的运动。 2.掌握判断物体是否做匀变速运动的方法。 3.测定匀变速直线运动的加速度。
仪器准备 打点计时器；纸带；复写纸片；低压交流电源；小车；细绳；一端附有滑轮的长木板；刻度尺；钩码；导线 注意:区分电火花打点计时器----交流电压220V
探究依据1.了解打点计时器.(1)一种使用交流电源的计时仪器，它每隔0.02s打一个点（由于电源频率是50Hz）。 (2) 纸带上的点表示了相应运动物体在不同时刻的位置，研究纸带上所打点的间隔，就可以了解物体运动的情况。
2.由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法： 如图所示，0、1、2……为时间间隔相等的各计数点，S1、S2、S3……为相邻两计数点之间的距离，若△S=S2－S1=……=C（常数），即若两连续相等的时间间隔里的位移之差为恒量，则与纸带相连的物体的运动为匀变速运动。
3.由纸带求物体运动加速度的方法： ⑴用“逐差法”求加速度. 根据S4－S1= S5－S2= S6－S3=3aT2（T为相邻两计数点之间的时间间隔）⑵用v-t图象法：即先根据求出打第n个点时纸带的即时速度，后做出v-t图，图线的斜率即为物体运动的加速度。 探究参考案例示意图
探究步骤1.把一端附有滑轮的长木板平放再实验桌上，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.把一条细绳栓在小车上，细绳跨过滑轮，并在细绳的另一端挂上合适的钩码，试放手后，小车能在长木板上平稳的加速滑行一段距离，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车后面。
3.把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开小车，让小车运动，打点计时器就在纸带上打出一系列的点，取下纸带，换上新纸带，重复实验五次。 4.选择一条比较理想的纸带，舍掉开头的比较密集的点，确定计数始点，表明计数点，正确使用毫米刻度尺测量两点间的距离，并把测量结果填入表中，求其平均值（某点的瞬时速度），做v—t图象。 探究案例动画演示探究案例视频演示如图所示，是一条利用打点计时器打出的纸带，0,1,2,3,4,5,6是7个计数点，每相邻两个计数点之间还有4个点未画出，各计数点到0的距离如图所示。求出各计数点的瞬时速度并画出速度-时间图象，并根据图象分析物体的运动规律。巩固练习课件16张PPT。1 探究小车速度随时间变化的规律温故知新：1. 打点计时器可以测量什么物理量？位移、时间 （测量位移与时间的仪器）
位移——用刻度尺测量
时间——两点的时间间隔为0.02s2. 通过打点计时器打出的纸带可以间接求什么物理量？
（可以求两点间的平均速度→一点的瞬时速度→加速度）【跟踪反馈】 下图为某次实验打出的一条纸带，请求出计时点2、计时点4两点的瞬时速度，以及物体运动的加速度。预习反馈： ① 如何研究一个物体运动规律？
（知道物体在不同时刻的速度）
② 如何获得物体在不同时刻的速度？用什么仪器可以测得？
（借用打点计时器，打出纸带求出来）
③ 在研究物体运动时，可以直观反映物体运动规律的方法是什么？
（作v-t图像，列表格求解数据、比较）请同学们组内讨论一下你们所采用的实验方案是什么？【思考与讨论1】：
▲ 实验需要什么仪器？
▲ 实验仪器怎样安装放置？
▲ 实验时注意什么？仪器 实验步骤： 把一端附有滑轮的长木板水平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上远离滑轮的一端，穿好纸带，连接好电路.
把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，先接通电源，再放开小车，让小车拖着纸带运动，打完一条后立即关闭电源.
换上新纸带，再重复操作两次.【思考与讨论2】： 如何理解“挂上合适的钩码”？ 结论：挂适当的钩码的目的是使纸带受适中的拉力，从而使纸带运动的速度适中，纸带上的点疏密适中。 注意事项：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.
小车应由紧靠打点计时器处开始释放，在撞击长木板末端前应让小车停止运动,防止小车从板上掉下来。
先接通电源，后让纸带运动。
打点结束后立即关闭电源。学生实验及数据处理： 【问题一】 怎样选取纸带上的点？
【问题二】 如何计算出所取点的瞬时速度？用平均速度法，即用计算较准确的平均速度
来代替瞬时速度【问题三】 如何处理计算出来的数据？分析图象，进行理论探究：【互动探究1】 根据你作出的图像，结合数学知识，能否写出v与t的函数解析式？【互动探究2】 根据作出的v - t图象，你能用自己的语言描述小车速度随时间变化的规律吗？【互动探究3】 如何利用图像求出小车的加速度a ? 实验小结 ① 小车运动的加速度___________，速度_____________，这样的运动叫做______________________运动。 实验小结 ② 小车速度与时间的关系式：_______________________。 第二章 匀变速直线运动的研究
1 实验:探究小车速度随时间变化的规律
学习目标
1.会正确使用打点计时器打出的匀变速直线运动的纸带.
2.会用描点法作出vt图象.
3.能从vt图象分析出匀变速直线运动的速度随时间的变化规律.
4.培养学生的探索发现精神.
自主探究
1.打点计时器使用的是 电源,且打点周期取决于电源的 ,当电源频率为50Hz时,打点计时器每隔 s打一个点;现在用打点计时器测定小车的速度,当电源的频率低于50Hz时,若仍按50Hz的时间间隔打一个点计算,则测出的速度值将比小车真实的速度值 .?
2.本节实验的实验器材有: .?
合作探究
1.实验操作步骤
(1)把一端带有滑轮的长木板平放在实验桌上,并使 ,把打点计时器固定在 ,连接好电路.?
(2)把 拴在小车上,使细绳跨过滑轮,下面挂上合适的 ,放手后看 ,然后把 穿过打点计时器的限位孔,并把 的另一端固定在小车后面.?
(3)把小车停靠在 处,先 ,然后 ,让小车拖着纸带运动,打点计时器就在纸带上打下一系列小点,换上纸带,重复实验3次.?
(4)增减所挂的钩码,或在小车上放置重物,再做两次实验,每次实验打3条纸带.
2.实验操作过程中应注意以下几点:
(1)开始释放小车时,应使小车 打点计时器.?
(2)先 ,计时器工作后,再 ,当小车停止运动时要及时 .?
(3)要防止钩码落地时与小车和滑轮相撞,当小车到达滑轮前应及时 .?
(4)牵引小车的钩码数量要适当,以免加速度太大而使纸带上的点太少,或者加速度太小,而使各段位移无多大差别,从而增大误差.
3.纸带上各计数点的瞬时速度可以用计数点内的 来代替;通过测得的速度,描绘出小车运动的速度—时间图象,然后求出图象的 ,其即为小车运动的加速度.?
4.纸带的选取原则: .?
5.如果每5个点取一个计数点,则每相邻两个计数点间的时间间隔是 .?
6.作速度—时间图象:
(1) .?
(2)严格按实验数据描点,根据点的分布分析速度的变化特点.
(3)用一条 来 坐标系中描出的点.?
课堂检测
1.用打点计时器研究加速度不变的直线运动的实验中,造成各连续相等的时间间隔内位移之差不是一个恒量的主要原因是( )
A.长度测量不准确 B.打点时间间隔不均匀
C.运动中受摩擦力作用 D.木板未调成水平
2.在研究加速度不变的直线运动的实验中,算出小车经过各计数点的速度,如下表所示:
计数点序号
1
2
3
4
5
6
计数点对应时刻/s
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
通过计数点的速度/(cm·s-1)
44.0
62.0
81.0
100.0
110.0
168.0
为了算出加速度,合理的方法是( )
A.根据任意两计数点的加速度公式a=算出加速度
B.根据实验数据,画出vt图象,量出其倾角α,由公式a=tanα算出加速度
C.根据实验数据,画出vt图象,由图线上任意两点所对应的速度,用公式a=算出加速度
D.依次算出通过连续两计数点间的加速度,其平均值作为小车的加速度
3.关于用打点计时器探究小车速度随时间变化规律的实验,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
4.一打点计时器固定在倾角为θ的斜面上,一小车拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下,打出的纸带的一段如图所示.纸带上0、1、2、3、4、5、6是计数点,每相邻计数点之间的时间间隔为0.1s.
(1)根据纸带上记录的数据判断小车是做 运动.?
(2)若小车做速度随时间均匀增加的运动,则加速度的大小a= .?
(3)在打下计数点3时小车对应的速度大小为v= .?
5.在用打点计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,如图所示的是某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.
(1)根据 可以判定小车做速度随时间均匀增加的直线运动.?
(2)根据有关公式可求得vB=1.38m/s,vC= m/s,vD=3.90m/s.?
(3)利用求得的数值作出小车的vt图线(以打A点时开始计时),并根据图线求出小车运动的加速度a= m/s2.?
(4)将图线延长与纵轴相交,若交点的纵坐标是0.12m/s,此交点的物理意义是 .?
6.一位同学设计了用打点计时器测量小车沿斜面下滑的加速度的实验,实验装置示意图如图甲所示.已知打点计时器使用的电源的频率为50Hz,图乙是所打出的纸带的一段,用毫米刻度尺量得数据如下:x1=1.69cm,x2=2.28cm,x3=3.04cm,x4=3.82cm,x5=4.58cm,x6=5.36cm,x7=6.14cm.
甲
(1)由图乙可知,相邻两计数点之间的时间间隔Δt= s.?
乙
(2)利用所测数据计算小车沿斜面下滑的加速度时,有一数据不可靠,这一数据是 (填数据的字母代号).?
(3)去掉这一不可靠数据,利用其余数据可求出小车下滑的加速度大小a= m/s2(取三位有效数字).?
参考答案
自主探究
1.交流 频率 0.02 大
2.一端带有定滑轮的长木板、小车、带小钩的细绳、钩码、打点计时器、纸带、刻度尺、学生电源和导线
合作探究
1.(1)滑轮伸出桌面 长木板的另一端 (2)细绳 钩码 小车能否在木板上平稳地加速滑行 纸带 纸带 (3)打点计时器 接通电源 释放小车
2.(1)靠近 (2)接通电源 释放小车 关闭电源 (3)用手按住
3.平均速度 斜率
4.点迹清晰、计时点间的距离适当
5.0.1s
6.(1)以速度v为纵轴,时间t为横轴建立直角坐标系,并根据实验所得数据选择合适的标度(图象尽量分布在坐标系的大部分面积)
(3)直线 拟合
课堂检测
1.A
2.C 解析:选项A偶然误差较大.选项D实际上也仅由始、末两个速度决定,偶然误差也比较大,只有利用实验数据画出对应的vt图象,才可充分利用各次测量数据,减小偶然误差.由于在物理图象中两坐标轴的分度大小往往是不相等的,根据同一组数据,可以画出倾角不同的许多图线,选项B是错误的.正确的方法是根据图线找出不同时刻所对应的速度值,然后利用公式a=算出加速度,即选项C正确.
3.BC 解析:打点计时器应固定在长木板上没有滑轮的一端,选项A错误;小车开始时靠近打点计时器是为了使小车的运动距离较大,选项B正确;若先释放小车后接通电源只能在纸带的后面部分打点,选项C正确;钩码个数少,打点密集,钩码个数多,打点太少,都会带来实验误差,选项D错误.
4.解析:(1)连续相等时间内的位移x1=6.00cm,x2=16.00cm-6.00cm=10.00cm,x3=30.00cm-16.00cm=14.00cm,x4=48.00cm-30.00cm=18.00cm,x5=70.00cm-48.00cm=22.00cm,x6=96.00cm-70.00cm=26.00cm.因为x2-x1=x3-x2=x4-x3=x5-x4=x6-x5=4.00cm,即连续相等时间内的位移差都相等,所以小车做的是速度随时间均匀增加的直线运动.
(2)由Δx=aT2,得小车运动的加速度
a==m/s2=4.00m/s2.
(3)根据中间时刻的瞬时速度等于平均速度可知
v==m/s=1.6m/s.
答案:(1)速度随时间均匀增加的直线 (2)4.00m/s2 (3)1.6m/s
5.解析:(1)计算得相邻计数点间的位移分别为x1=7.50cm,x2=20.10cm,x3=32.70cm,x4=45.30cm,相邻计数点间的位移差分别为x2-x1=12.60cm,x3-x2=12.60cm,x4-x3=12.60cm,可见,小车做速度随时间均匀增加的直线运动.
(2)相邻计数点之间的时间间隔T=5×0.02s=0.1s.打C时的瞬时速度等于BD过程的平均速度vC==m/s=2.64m/s.
(3)在如图所示的坐标系中作出vt图,图线的斜率即加速度a==m/s2=12.6m/s2.
(4)此交点的物理意义是打点计时器打下计时点A时纸带对应的速度.
答案:(1)相邻相等时间间隔内的位移差相等
(2)2.64
(3)12.6
(4)打点计时器打下计时点A时纸带对应的速度
6.解析:(1)交流电源的频率为50Hz,因此打点计时器的打点周期为0.02s,所以Δt=3×0.02s=0.06s.
(2)求出连续相等时间内的位移差:x2-x1=0.59cm,x3-x2=0.76cm,x4-x3=0.78cm,x5-x4=0.76cm,x6-x5=0.78cm,x7-x6=0.78cm.可见x1不可靠.
(3)由逐差法可得
a=,
代入数据得a=2.14m/s2.
答案:(1)0.06 (2)x1 (3)2.14
