人教版2019高中物理必修一2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律 课件（共22张PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版2019高中物理必修一2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律 课件（共22张PPT） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 10.8MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-08-31 09:02:21 | ||
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文档简介
(共22张PPT)
第二章 变速直线运动的研究
物体的运动通常比较复杂、运动规律也各不相同。我们如何探索物体运动所的规律呢？
课堂引入
课堂引入
寻求一种运动的特点和规律，一般要从某个具体事例开始。本节课我们研究实验小车在重物牵引下的运动，看看小车的速度是怎样随时间变化的。
那么，要研究小车的速度随时间变化的规律，我们该如何设计这个实验？又要测量哪些物理量？选用什么器材？
一、实验目的
1.进一步练习使用打点计时器.
2.会利用平均速度求瞬时速度.
3.会利用v－t图像处理实验数据，并根据图像能计算小车的加速度和判断小车的运动情况.
1.利用纸带计算瞬时速度
以纸带上某点为中间时刻点取一小段位移，用这段位移的平均速度表示这点的瞬时速度。
以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，用描点法画出小车的v-t图象，图线的斜率表示加速度，如果v-t图象是一条倾斜的直线，说明小车的速度是均匀变化的。
t/s
5
10
15
20
25
0
20
40
60
80
v/m s-1
2.用v-t图象表示小车的运动情况
二、实验原理
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、固定夹。
槽码
小车
细绳
纸带
打点计时器
一端附有定滑轮的长木板
三、实验器材
1.如图，把一端带有定滑轮的长铝板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面.铝板上放一个可以左右移动的小车，小车一端连接穿过打点计时器的纸带，另一端连接绕过滑轮系有槽码的细绳。
2.把小车停在靠近打点计时器的位置.先启动打点计时器，后放开小车，让小车拖着纸带运动。随后，立即关闭电源.
3.换上新纸带，并增减所挂槽码(或在小车上放置重物)重新操作两次.
四、实验步骤
为了便于测量，舍弃开头一些密集的点，从一个适当的点开始作为计数 0点，之后每隔 0.1s （或更短）取一个计数点进行测量，记入自己设计的表格。
计算本实验中各点的瞬时速度，并记录。
位置编号 0 1 2 3 4 5 6
时间 t / s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
v1 / (m·s-1)
v2 / (m·s-1)
v3 / (m·s-1)
五、数据记录
如何处理计算出来的数据？
六、数据处理
t/s 0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50
v/（m · s-1） 0.26 0.43 0.60 0.77 0.94
１．列表法
(1)在坐标纸上建立直角坐标系，横轴表示时间，纵轴表示速度，并根据表格中的数据在坐标系中描点。
(2)画一条直线，让这条直线通过尽可能多的点，不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，偏差比较大的点忽略不计，如图所示。
(3)观察所得到的直线，分析物体的速度随时间的变化规律。
×
×
×
×
×
Δt = 0.40 s
Δv = 0.675 m/s
２．图像法
六、数据处理
3.求小车加速度的方法
方法1:取任意两组数据求出Δv和Δt，然后代入Δv／Δt求解。
方法2:在v—t图象上取一段时间Δt（尽量取大一些），找出两个时刻对应的纵坐标值求出Δv，代入Δv／Δt求解。
4.哪一种方法更好？
画图时让不在直线上的点尽可能均匀地分布在直线两侧，就是为了使偏大或偏小的误差尽可能地抵消，所以图象也是减小误差的一种手段。
六、数据处理
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
t/s
o
0.10
0.20
0.30
0.40
v/(m/s)
×
×
×
×
×
与纵轴的交点是什么意思？
如何求加速度
？
△t=0.4s
△V=？
0.2m/s
1.图线的特点？
一条倾斜直线
2. 小车的运动规律？
速度随时间均匀变化
3.如何求加速度？
4.a的特点？
不变
七、实验结论
1.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;
2.开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器;
3.先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再释放小车，当小车停止运动时及时断开电源;
八、注意事项
4.实验时要注意保护小车及滑轮，要避免它们被碰坏或跌坏。所以，当小车到达滑轮前及时用手按住它，防止小车从板上掉下来;
5.小车另一端所挂的钩码个数要适当，避免加速度过大而使纸带上打的点太少，或加速度太小使各段位移无法区别，从而使误差增大;
6.打点结束后立即关闭电源.
八、注意事项
动手做实验
除了利用打点计时器来设计这个实验外，我们还可以利用什么来测量小车的瞬时速度？
还可以利用“位移传感器”、“光电门”等技术手段更加精准的去测量小车的瞬时速度。
九、实验创新
借助常用的数表软件，可以迅速、准确地根据表中的数据作出v-t图像，甚至能够写出图像所代表的公式。下面一WPS表格软件为例作简要说明，有兴趣的同学可以试一试。
在WPS表格软件工作簿的某一列的单元格中依次输入测量时间，在相邻的一列输入对应的速度值。用鼠标选中这些数据，按照“插入”中的“图表”的提示就能一步步地得到所画的图像。
十一、用计算机绘制v-t图像
课堂小结
1
3
2
4
实验原理
实验仪器
实验步骤
数据分析
1.利用纸带计算瞬时速度;
2.v-t图象表示小车的运动;
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、固定夹。
（1）v-t 图像是一个理想化的运动模型
（2）小车的速度随时间均匀变化
【典例】（2023·全国·高三专题练习）用电磁打点计时器“研究匀变速直线运动”的实验中，打点计时器的工作频率为50Hz，如图所示的是一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E、F、G为相邻的计数点，相邻计数点间还有四个点未画出。
（1）根据运动学有关公式可求得 vB=0.165m/s，vC=___________m/s，vD=0.263m/s；
典例分析
T
T
（2）利用求得的数值在下图所示的坐标系中做出小车的v-t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；（保留小数点后两位）
典例分析
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
第二章 变速直线运动的研究
物体的运动通常比较复杂、运动规律也各不相同。我们如何探索物体运动所的规律呢？
课堂引入
课堂引入
寻求一种运动的特点和规律，一般要从某个具体事例开始。本节课我们研究实验小车在重物牵引下的运动，看看小车的速度是怎样随时间变化的。
那么，要研究小车的速度随时间变化的规律，我们该如何设计这个实验？又要测量哪些物理量？选用什么器材？
一、实验目的
1.进一步练习使用打点计时器.
2.会利用平均速度求瞬时速度.
3.会利用v－t图像处理实验数据，并根据图像能计算小车的加速度和判断小车的运动情况.
1.利用纸带计算瞬时速度
以纸带上某点为中间时刻点取一小段位移，用这段位移的平均速度表示这点的瞬时速度。
以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，用描点法画出小车的v-t图象，图线的斜率表示加速度，如果v-t图象是一条倾斜的直线，说明小车的速度是均匀变化的。
t/s
5
10
15
20
25
0
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v/m s-1
2.用v-t图象表示小车的运动情况
二、实验原理
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、固定夹。
槽码
小车
细绳
纸带
打点计时器
一端附有定滑轮的长木板
三、实验器材
1.如图，把一端带有定滑轮的长铝板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面.铝板上放一个可以左右移动的小车，小车一端连接穿过打点计时器的纸带，另一端连接绕过滑轮系有槽码的细绳。
2.把小车停在靠近打点计时器的位置.先启动打点计时器，后放开小车，让小车拖着纸带运动。随后，立即关闭电源.
3.换上新纸带，并增减所挂槽码(或在小车上放置重物)重新操作两次.
四、实验步骤
为了便于测量，舍弃开头一些密集的点，从一个适当的点开始作为计数 0点，之后每隔 0.1s （或更短）取一个计数点进行测量，记入自己设计的表格。
计算本实验中各点的瞬时速度，并记录。
位置编号 0 1 2 3 4 5 6
时间 t / s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
v1 / (m·s-1)
v2 / (m·s-1)
v3 / (m·s-1)
五、数据记录
如何处理计算出来的数据？
六、数据处理
t/s 0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50
v/（m · s-1） 0.26 0.43 0.60 0.77 0.94
１．列表法
(1)在坐标纸上建立直角坐标系，横轴表示时间，纵轴表示速度，并根据表格中的数据在坐标系中描点。
(2)画一条直线，让这条直线通过尽可能多的点，不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，偏差比较大的点忽略不计，如图所示。
(3)观察所得到的直线，分析物体的速度随时间的变化规律。
×
×
×
×
×
Δt = 0.40 s
Δv = 0.675 m/s
２．图像法
六、数据处理
3.求小车加速度的方法
方法1:取任意两组数据求出Δv和Δt，然后代入Δv／Δt求解。
方法2:在v—t图象上取一段时间Δt（尽量取大一些），找出两个时刻对应的纵坐标值求出Δv，代入Δv／Δt求解。
4.哪一种方法更好？
画图时让不在直线上的点尽可能均匀地分布在直线两侧，就是为了使偏大或偏小的误差尽可能地抵消，所以图象也是减小误差的一种手段。
六、数据处理
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
t/s
o
0.10
0.20
0.30
0.40
v/(m/s)
×
×
×
×
×
与纵轴的交点是什么意思？
如何求加速度
？
△t=0.4s
△V=？
0.2m/s
1.图线的特点？
一条倾斜直线
2. 小车的运动规律？
速度随时间均匀变化
3.如何求加速度？
4.a的特点？
不变
七、实验结论
1.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;
2.开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器;
3.先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再释放小车，当小车停止运动时及时断开电源;
八、注意事项
4.实验时要注意保护小车及滑轮，要避免它们被碰坏或跌坏。所以，当小车到达滑轮前及时用手按住它，防止小车从板上掉下来;
5.小车另一端所挂的钩码个数要适当，避免加速度过大而使纸带上打的点太少，或加速度太小使各段位移无法区别，从而使误差增大;
6.打点结束后立即关闭电源.
八、注意事项
动手做实验
除了利用打点计时器来设计这个实验外，我们还可以利用什么来测量小车的瞬时速度？
还可以利用“位移传感器”、“光电门”等技术手段更加精准的去测量小车的瞬时速度。
九、实验创新
借助常用的数表软件，可以迅速、准确地根据表中的数据作出v-t图像，甚至能够写出图像所代表的公式。下面一WPS表格软件为例作简要说明，有兴趣的同学可以试一试。
在WPS表格软件工作簿的某一列的单元格中依次输入测量时间，在相邻的一列输入对应的速度值。用鼠标选中这些数据，按照“插入”中的“图表”的提示就能一步步地得到所画的图像。
十一、用计算机绘制v-t图像
课堂小结
1
3
2
4
实验原理
实验仪器
实验步骤
数据分析
1.利用纸带计算瞬时速度;
2.v-t图象表示小车的运动;
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、固定夹。
（1）v-t 图像是一个理想化的运动模型
（2）小车的速度随时间均匀变化
【典例】（2023·全国·高三专题练习）用电磁打点计时器“研究匀变速直线运动”的实验中，打点计时器的工作频率为50Hz，如图所示的是一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E、F、G为相邻的计数点，相邻计数点间还有四个点未画出。
（1）根据运动学有关公式可求得 vB=0.165m/s，vC=___________m/s，vD=0.263m/s；
典例分析
T
T
（2）利用求得的数值在下图所示的坐标系中做出小车的v-t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；（保留小数点后两位）
典例分析
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