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22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22张PPT） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 7.5MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-09-27 09:46:08 | ||
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文档简介
(共22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
知识回顾
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0.02s
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
知识回顾
【例】下图为某次实验打出的一条纸带，图中标出了各点到0点的距离，请求出打点2、点4的瞬时速度及物体运动的加速度。
一、提出问题
物体的运动通常是比较复杂的。放眼所见，物体的运动规律各不相同。
我们如何探索物体运动所蕴含的规律呢？
要探究一个物体的运动随时间变化的规律，必须知道物体在不同时刻的速度，直接测量瞬时速度是比较困难的，我们可以借助打点计时器先记录物体在不同时刻的位置，再通过对纸带的分析，计算得到各个时刻的瞬时速度。
二、设计实验
需要哪些仪器？
打点计时器、学生电源、导线、试验小车、细绳、纸带、复写纸、带滑轮长木板
实验原理示意图
二、设计实验
三、进行实验
1．按照实验装置图，把一端带有定滑轮的长木板平放在实验桌上，并使定滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有定滑轮的一端，连接好电路。
2．木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。
3．把小车停在靠近打点计时器的位置，启动计时器，然后放开小车，让它拖着纸带运动，打点计时器会在纸带上打下一行小点，随后，立即关闭电源。
4．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。
四、注意事项
1．细绳应该与长木板的表面平行。
2．为防止槽码落地，且避免小车跟滑轮相碰，可在长木板有滑轮的一端装上带弹簧的钉子(或橡皮泥)。
3．开始放开小车时，应使小车靠近打点计时器。
4．先启动打点计时器，再放开小车。
5、打完一条纸带后要立即关闭电源，再取下纸带。
五、数据处理
问题一：怎样选取纸带上的点？
开头过于密集的点舍掉，从清楚的点开始,每隔五个间隔取一个计数点，(每两个计数点之间的时间间隔是0.1s）。
0
1
2
3
五、数据处理
问题二：如何计算出所取点的瞬时速度？
用求平均速度的方法来代替（用计算较准确的平均速度来代替。
0
1
2
3
1.2cm
1.6cm
2.0cm
2.4cm
平均速度 → 瞬时速度（如何测△x）
0
1
2
3
1.2cm
1.6cm
2.0cm
2.4cm
位置 0 1 2 3
时刻t/s 0.00 0.10 0.20 0.30
速度v/m·s-1 0.30 0.40 0.50 0.60
五、数据处理
问题三：如何处理计算出来的数据？
1、将实验数据填入设计好的表格中。
五、数据处理
问题三：如何处理计算出来的数据？
1、将实验数据填入设计好的表格中。
2、根据所得数据，选择合适的标度建立坐标系（让图象尽量分布在坐标系平面的大部分面积）
3、描点：观察和思考点的分布规律。
4、拟合：从点的分布可以有很大把握地说这些点应该在一条直线上，用直线拟合，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。
五、数据处理
问题三：如何处理计算出来的数据？
v/m·s
0.10
-1
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
t/s
0.10
0
0.20
0.30
.
.
.
.
v/m·s
0.10
-1
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
t/s
0.10
0
0.20
0.30
①
②
③
图像跟纵轴的交点表示什么？图像的倾斜程度表示什么？
三次实验在同一坐标纸上可以作出三条直线，为什么倾斜程度不同？
思考
典例探究
例1 在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，用打点计时器在纸带上打的点记录了小车的运动情况。某同学做此实验时的步骤如下：
A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，放开纸带，再接通电源；
B．将打点计时器固定在长木板上，并接好电路；
C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下面挂上适当的槽码；
D．小车停止运动后，直接取下纸带；
E．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔
F．换上新纸带，再重复操作两次，然后从各纸带中选取一条点迹清晰的进行数据处理。
(1)请指出其中错误或有遗漏的步骤并改正：
①_________________________________；
②____________________________。
(2)将以上步骤完善后，其合理的顺序为______________。
A中应先接通电源，再放开纸带
D中取纸带前应先断开电源
BECADF
规范解答 实验过程中应先接通电源，再放开纸带；取纸带前应先断开电源，所以错误或有遗漏的步骤是A、D。该实验步骤的合理顺序为BECADF。
例2 某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，其相邻计数点间的距离如图1所示，每两个相邻的计数点之间还有4个点未画出，打点计时器所接交流电源的频率为50 Hz。
(1)试根据纸带上各个计数点间的距离，计算出打下B、F两个点时小车的瞬时速度，并将计算结果填入下表中(保留三位有效数字)。
(2)以A点为计时起点，将B、C、D、E、F对应各个时刻的瞬时速度标在图2的直角坐标系中，并作出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线。
vB vC vD vE vF
数值(m/s) 0.479 0.560 0.640
0.400
0.721
(3)由所作速度—时间图像可得出的结论是：___________________________。
(4)根据v t图像判断，在打计数点A时，小车的速度vA＝________ m/s。
小车的速度随时间均匀增加
0.320
(1)处理纸带时，要分清计时点和计数点，搞清相邻的两个计数点之间的时间间隔T。
(2)纸带上某点的瞬时速度近似等于以该点为中间时刻的前、后相邻两计数点间的平均速度。
(3)作v t图像时，注意坐标轴单位长度的选取，使v、t数据点尽量分布在整个坐标平面。
(4)作图时要先判断图像的大体走势，然后用平滑曲线(包括直线)“拟合”坐标系中的点，难以落在曲线上的点要大致均匀地分布在曲线两侧，偏离曲线较远的点应舍去。
[跟进训练] 一个实验小组做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验。
(1)某同学发现用一条纸带穿过电磁打点计时器有图1中的两种穿法，他感到有点犹豫。你认为________(填“甲”或“乙”)的穿法效果更好。
(2)完成实验后，小明用刻度尺测量纸带点间距离时如图2所示，B点的读数是________ cm，已知打点计时器每隔0.02 s打一个点，则B点对应的速度vB＝________ m/s。(结果均保留三位有效数字)
甲
3.00
1.35
(3)该实验小组中的四位同学利用同一条纸带，分别作出了如下所示的四幅v t图像，其中最规范的是________。
A
§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
知识回顾
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0.02s
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
知识回顾
【例】下图为某次实验打出的一条纸带，图中标出了各点到0点的距离，请求出打点2、点4的瞬时速度及物体运动的加速度。
一、提出问题
物体的运动通常是比较复杂的。放眼所见，物体的运动规律各不相同。
我们如何探索物体运动所蕴含的规律呢？
要探究一个物体的运动随时间变化的规律，必须知道物体在不同时刻的速度，直接测量瞬时速度是比较困难的，我们可以借助打点计时器先记录物体在不同时刻的位置，再通过对纸带的分析，计算得到各个时刻的瞬时速度。
二、设计实验
需要哪些仪器？
打点计时器、学生电源、导线、试验小车、细绳、纸带、复写纸、带滑轮长木板
实验原理示意图
二、设计实验
三、进行实验
1．按照实验装置图，把一端带有定滑轮的长木板平放在实验桌上，并使定滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有定滑轮的一端，连接好电路。
2．木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。
3．把小车停在靠近打点计时器的位置，启动计时器，然后放开小车，让它拖着纸带运动，打点计时器会在纸带上打下一行小点，随后，立即关闭电源。
4．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。
四、注意事项
1．细绳应该与长木板的表面平行。
2．为防止槽码落地，且避免小车跟滑轮相碰，可在长木板有滑轮的一端装上带弹簧的钉子(或橡皮泥)。
3．开始放开小车时，应使小车靠近打点计时器。
4．先启动打点计时器，再放开小车。
5、打完一条纸带后要立即关闭电源，再取下纸带。
五、数据处理
问题一：怎样选取纸带上的点？
开头过于密集的点舍掉，从清楚的点开始,每隔五个间隔取一个计数点，(每两个计数点之间的时间间隔是0.1s）。
0
1
2
3
五、数据处理
问题二：如何计算出所取点的瞬时速度？
用求平均速度的方法来代替（用计算较准确的平均速度来代替。
0
1
2
3
1.2cm
1.6cm
2.0cm
2.4cm
平均速度 → 瞬时速度（如何测△x）
0
1
2
3
1.2cm
1.6cm
2.0cm
2.4cm
位置 0 1 2 3
时刻t/s 0.00 0.10 0.20 0.30
速度v/m·s-1 0.30 0.40 0.50 0.60
五、数据处理
问题三：如何处理计算出来的数据？
1、将实验数据填入设计好的表格中。
五、数据处理
问题三：如何处理计算出来的数据？
1、将实验数据填入设计好的表格中。
2、根据所得数据，选择合适的标度建立坐标系（让图象尽量分布在坐标系平面的大部分面积）
3、描点：观察和思考点的分布规律。
4、拟合：从点的分布可以有很大把握地说这些点应该在一条直线上，用直线拟合，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。
五、数据处理
问题三：如何处理计算出来的数据？
v/m·s
0.10
-1
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0.30
0.40
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t/s
0.10
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0.20
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.
.
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v/m·s
0.10
-1
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
t/s
0.10
0
0.20
0.30
①
②
③
图像跟纵轴的交点表示什么？图像的倾斜程度表示什么？
三次实验在同一坐标纸上可以作出三条直线，为什么倾斜程度不同？
思考
典例探究
例1 在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，用打点计时器在纸带上打的点记录了小车的运动情况。某同学做此实验时的步骤如下：
A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，放开纸带，再接通电源；
B．将打点计时器固定在长木板上，并接好电路；
C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下面挂上适当的槽码；
D．小车停止运动后，直接取下纸带；
E．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔
F．换上新纸带，再重复操作两次，然后从各纸带中选取一条点迹清晰的进行数据处理。
(1)请指出其中错误或有遗漏的步骤并改正：
①_________________________________；
②____________________________。
(2)将以上步骤完善后，其合理的顺序为______________。
A中应先接通电源，再放开纸带
D中取纸带前应先断开电源
BECADF
规范解答 实验过程中应先接通电源，再放开纸带；取纸带前应先断开电源，所以错误或有遗漏的步骤是A、D。该实验步骤的合理顺序为BECADF。
例2 某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，其相邻计数点间的距离如图1所示，每两个相邻的计数点之间还有4个点未画出，打点计时器所接交流电源的频率为50 Hz。
(1)试根据纸带上各个计数点间的距离，计算出打下B、F两个点时小车的瞬时速度，并将计算结果填入下表中(保留三位有效数字)。
(2)以A点为计时起点，将B、C、D、E、F对应各个时刻的瞬时速度标在图2的直角坐标系中，并作出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线。
vB vC vD vE vF
数值(m/s) 0.479 0.560 0.640
0.400
0.721
(3)由所作速度—时间图像可得出的结论是：___________________________。
(4)根据v t图像判断，在打计数点A时，小车的速度vA＝________ m/s。
小车的速度随时间均匀增加
0.320
(1)处理纸带时，要分清计时点和计数点，搞清相邻的两个计数点之间的时间间隔T。
(2)纸带上某点的瞬时速度近似等于以该点为中间时刻的前、后相邻两计数点间的平均速度。
(3)作v t图像时，注意坐标轴单位长度的选取，使v、t数据点尽量分布在整个坐标平面。
(4)作图时要先判断图像的大体走势，然后用平滑曲线(包括直线)“拟合”坐标系中的点，难以落在曲线上的点要大致均匀地分布在曲线两侧，偏离曲线较远的点应舍去。
[跟进训练] 一个实验小组做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验。
(1)某同学发现用一条纸带穿过电磁打点计时器有图1中的两种穿法，他感到有点犹豫。你认为________(填“甲”或“乙”)的穿法效果更好。
(2)完成实验后，小明用刻度尺测量纸带点间距离时如图2所示，B点的读数是________ cm，已知打点计时器每隔0.02 s打一个点，则B点对应的速度vB＝________ m/s。(结果均保留三位有效数字)
甲
3.00
1.35
(3)该实验小组中的四位同学利用同一条纸带，分别作出了如下所示的四幅v t图像，其中最规范的是________。
A