第二章 第1节实验：探究小车速度随时间变化的规律--人教版高中物理必修第一册教学课件(共25张PPT)
文档属性
| 名称 | 第二章 第1节实验：探究小车速度随时间变化的规律--人教版高中物理必修第一册教学课件(共25张PPT) |
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| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 2.3MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-12-30 00:00:00 | ||
图片预览
文档简介
(共25张PPT)
1.实验：探究小车速度随时间的变化规律
第二章/匀变速直线运动的研究
物理
学习目标
①进一步练习使用打点计时器，掌握仪器基本原理和操作技能。
②初步理解极限思想，会利用平均速度求瞬时速度，经历科学思维过程，在此过程中培养勇于质疑创新的能力。
③ 基于科学实验事实，利用v－t图像处理实验数据，根据实验数据求加速度。通过问题、证据、解释和交流完成科学探究，据此判断物体的运动性质，深化运动与相互作用的物理观念。
④通过探究科学本质，体会物理学的研究方法，提高学生分析推理能力、观察能力和实验动手操作能力。
学习重难点
重点：
探究小车随时间的变化规律实验的设计及数据记录。
难点：
分析v-t图像得出小车的运动规律。
情境导入
情境
物体的速度变化存在规律吗？怎样探索复杂运动中蕴含的规律呢？
讲授新课
一、证据
1.实验设计思路
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，计算得到相应时刻的瞬时速度。
利用打点计时器打出的纸带上记录的数据，计算出各时刻的速度，再作出速度与时间的关系图像。
（1）某点的瞬时速度一般用一小段时间内的平均速度代替。
（2）若图像为一条倾斜直线，则物体做匀变速直线运动，图像的斜率表示加速度。
讲授新课
一、证据
2.实验方案
（1）实验仪器：交流电源、打点计时器、小车、一端带有定滑轮的长铝板、细绳、纸带、刻度尺、坐标纸、钩码。
（2）实验步骤
①如图，把一端带有滑轮的长铝板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长铝板上没有滑轮的一端。
讲授新课
一、证据
②把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上钩码，把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车上。
③把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，随后立即关闭电源。
④增减所挂钩码（或在小车上放置重物）的数量，按以上步骤再做两次实验。
讲授新课
一、证据
3.数据记录及处理
（1）数据记录
①纸带计时起点的选择：选取点迹清晰的纸带，舍掉开头过于密集的点，从清楚的点开始，可选择相隔0.1 s（或更短）的若干计数点进行测量，依次标号为0、1、2、3、4、5…….测量各计数点到0点的距离x。
图中相隔0.08s为一个计数点
讲授新课
（2）计数点瞬时速度的求法
例题：如下图所示求纸带经过计数点2时的瞬时速度。
1 2 3
△x2
△x3
△x1
△x0
用计算较准确的平均速度来代替某点的瞬时速度。
参考答案：
讲授新课
一、证据
4.数据分析
（1）以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系。
（2）根据计算的v、t 数据，在坐标系中描点作出v-t图像。
（3）通过观察、思考，找出这些点的分布规律。
（4）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。
讲授新课
二、解释
问题1：分析数据点分布有什么特点？
问题2：研究的实际运动可以近似抽象出一种理想化模型，其v-t图像是一条倾斜的直线，这种理想情况下小车的速度变化有什么规律？
问题3：根据作出的图像，结合数学知识，能否写出v与t的函数解析式？
讲授新课
三、交流
【注意事项】
1.开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器。
2.先接通电源，待打点计时器工作稳定后，再释放小车，小车停止运动时应立即关闭电源。
3.安装打点计时器时，要尽量使纸带、小车和细绳在一条直线上。
4.要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞，小车到达滑轮前应及时用手按住它。
5.牵引小车的钩码个数要适当，以免加速度过大而使纸带上的点太少，或者加速度太小，而使各段位移差别不大，从而使测量误差增大。
讲授新课
6.应先选好零点和计数点并进行编号，然后测距离。测量距离时不要用短刻度尺分别测量相邻两计数点间的距离，最好用长刻度尺对齐各计数点(不要移动尺子)，读出各计数点对应的刻度，再计算位移，避免测量误差的积累。
7.在坐标纸上画v-t图像时，注意坐标轴单位长度的选取，使图像尽可能地均匀分布在坐标平面上。
8.要区别计时器打出的点与人为选取的计数点，一般在纸带上每五个点取一个计数点，在交流电频率为50Hz时，计时点间间隔为T＝0.02×5 s＝0.1 s。
讲授新课
1.图像中直线过不过原点？为什么？
2.图像和纵坐标的交点物理意义是什么？
3.直线的斜率代表什么？
三、交流
【误差分析】
1.长木板各处的粗糙程度不同，导致小车所受的摩擦力不均匀，会造成误差。
2.用刻度尺测量两计数点间的距离时会产生误差。
3.作图不精确会造成误差。
【例题1】
课堂练习
打点计时器是高中物理中重要的物理实验仪器，图中甲、乙两种打点计时器是高中物理实验中常用的。请回答下面的问题。
(1) 图甲是 打点计时器，电源采用的是 。
(2) 图乙是 打点计时器，电源采用的是 。
【例题1】
课堂练习
(3)某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，用打点计时器在纸带上打点记录小车的运动情况。他做此实验时步骤如下：
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.把一条绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面挂上适当的钩码；
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，重复操作三次，然后从各纸带中选取一条点迹清晰的进行数据处理。
其中错误或遗漏的步骤有：① ；② 。
将以上步骤完善后按合理的顺序填写在下面横线上 。
【变式训练1】
课堂练习
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；I.刻度尺
选出的器材有AEFH，还需要 。
(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)。
【例题2】
课堂练习
某一学习小组的同学想通过打点计时器在纸带上打出的点迹来探究小车速度随时间变化的规律，实验装置如图所示。
(1)要测量小车的速度。除打点计时器（含所用电源、纸带、墨粉纸盘）外还必须使用的测量工具是 。
(2)该小组在规范操作下得到一条点迹清晰的纸带如图所示，在纸带上依次选出7个计数点，分别标上ABCDEF和G，每相邻的两个计数点间还有四个点未画出，打点计时器所用电源的频率是50Hz。（以下结果均保留两位小数）
①每相邻两计数点的时间间隔为 s，打点时小车的速度 cm/s；
②分别算出其他各点的速度：vB=16.50cm/s，vC=21.40cm/s，vE=31.35cm/s，vF=36.30cm/s，请在如图所示的坐标系中作出小车运动的图像（以打A点时开始计时）。并说明小车速度变化的规律 ；
【例题2】
课堂练习
③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，交点的纵坐标是 cm/s，此速度的物理意义是 。
(3)实验完毕后，某同学发现实验时电源的实际频率小于50Hz，那么速度的测量值比实际值 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
【变式训练2】
课堂练习
课堂小结
问题思考
我们今天都讲了哪些知识？
1.注意事项：开始释放小车的时候，小车应该靠近打点计时器。先通电，后释放小车。
2.计数点瞬时速度的求法：以纸带上某点为中间时刻取一小段位移，用这段位移的 平均速度表示这点的瞬时速度。
3.v-t图像做法：通过观察、思考，找出这些点的分布规律，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。
完成课本课后习题和学案。
布置作业
谢谢大家
1.实验：探究小车速度随时间的变化规律
第二章/匀变速直线运动的研究
物理
学习目标
①进一步练习使用打点计时器，掌握仪器基本原理和操作技能。
②初步理解极限思想，会利用平均速度求瞬时速度，经历科学思维过程，在此过程中培养勇于质疑创新的能力。
③ 基于科学实验事实，利用v－t图像处理实验数据，根据实验数据求加速度。通过问题、证据、解释和交流完成科学探究，据此判断物体的运动性质，深化运动与相互作用的物理观念。
④通过探究科学本质，体会物理学的研究方法，提高学生分析推理能力、观察能力和实验动手操作能力。
学习重难点
重点：
探究小车随时间的变化规律实验的设计及数据记录。
难点：
分析v-t图像得出小车的运动规律。
情境导入
情境
物体的速度变化存在规律吗？怎样探索复杂运动中蕴含的规律呢？
讲授新课
一、证据
1.实验设计思路
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，计算得到相应时刻的瞬时速度。
利用打点计时器打出的纸带上记录的数据，计算出各时刻的速度，再作出速度与时间的关系图像。
（1）某点的瞬时速度一般用一小段时间内的平均速度代替。
（2）若图像为一条倾斜直线，则物体做匀变速直线运动，图像的斜率表示加速度。
讲授新课
一、证据
2.实验方案
（1）实验仪器：交流电源、打点计时器、小车、一端带有定滑轮的长铝板、细绳、纸带、刻度尺、坐标纸、钩码。
（2）实验步骤
①如图，把一端带有滑轮的长铝板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长铝板上没有滑轮的一端。
讲授新课
一、证据
②把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上钩码，把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车上。
③把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，随后立即关闭电源。
④增减所挂钩码（或在小车上放置重物）的数量，按以上步骤再做两次实验。
讲授新课
一、证据
3.数据记录及处理
（1）数据记录
①纸带计时起点的选择：选取点迹清晰的纸带，舍掉开头过于密集的点，从清楚的点开始，可选择相隔0.1 s（或更短）的若干计数点进行测量，依次标号为0、1、2、3、4、5…….测量各计数点到0点的距离x。
图中相隔0.08s为一个计数点
讲授新课
（2）计数点瞬时速度的求法
例题：如下图所示求纸带经过计数点2时的瞬时速度。
1 2 3
△x2
△x3
△x1
△x0
用计算较准确的平均速度来代替某点的瞬时速度。
参考答案：
讲授新课
一、证据
4.数据分析
（1）以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系。
（2）根据计算的v、t 数据，在坐标系中描点作出v-t图像。
（3）通过观察、思考，找出这些点的分布规律。
（4）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。
讲授新课
二、解释
问题1：分析数据点分布有什么特点？
问题2：研究的实际运动可以近似抽象出一种理想化模型，其v-t图像是一条倾斜的直线，这种理想情况下小车的速度变化有什么规律？
问题3：根据作出的图像，结合数学知识，能否写出v与t的函数解析式？
讲授新课
三、交流
【注意事项】
1.开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器。
2.先接通电源，待打点计时器工作稳定后，再释放小车，小车停止运动时应立即关闭电源。
3.安装打点计时器时，要尽量使纸带、小车和细绳在一条直线上。
4.要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞，小车到达滑轮前应及时用手按住它。
5.牵引小车的钩码个数要适当，以免加速度过大而使纸带上的点太少，或者加速度太小，而使各段位移差别不大，从而使测量误差增大。
讲授新课
6.应先选好零点和计数点并进行编号，然后测距离。测量距离时不要用短刻度尺分别测量相邻两计数点间的距离，最好用长刻度尺对齐各计数点(不要移动尺子)，读出各计数点对应的刻度，再计算位移，避免测量误差的积累。
7.在坐标纸上画v-t图像时，注意坐标轴单位长度的选取，使图像尽可能地均匀分布在坐标平面上。
8.要区别计时器打出的点与人为选取的计数点，一般在纸带上每五个点取一个计数点，在交流电频率为50Hz时，计时点间间隔为T＝0.02×5 s＝0.1 s。
讲授新课
1.图像中直线过不过原点？为什么？
2.图像和纵坐标的交点物理意义是什么？
3.直线的斜率代表什么？
三、交流
【误差分析】
1.长木板各处的粗糙程度不同，导致小车所受的摩擦力不均匀，会造成误差。
2.用刻度尺测量两计数点间的距离时会产生误差。
3.作图不精确会造成误差。
【例题1】
课堂练习
打点计时器是高中物理中重要的物理实验仪器，图中甲、乙两种打点计时器是高中物理实验中常用的。请回答下面的问题。
(1) 图甲是 打点计时器，电源采用的是 。
(2) 图乙是 打点计时器，电源采用的是 。
【例题1】
课堂练习
(3)某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，用打点计时器在纸带上打点记录小车的运动情况。他做此实验时步骤如下：
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.把一条绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面挂上适当的钩码；
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，重复操作三次，然后从各纸带中选取一条点迹清晰的进行数据处理。
其中错误或遗漏的步骤有：① ；② 。
将以上步骤完善后按合理的顺序填写在下面横线上 。
【变式训练1】
课堂练习
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；I.刻度尺
选出的器材有AEFH，还需要 。
(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)。
【例题2】
课堂练习
某一学习小组的同学想通过打点计时器在纸带上打出的点迹来探究小车速度随时间变化的规律，实验装置如图所示。
(1)要测量小车的速度。除打点计时器（含所用电源、纸带、墨粉纸盘）外还必须使用的测量工具是 。
(2)该小组在规范操作下得到一条点迹清晰的纸带如图所示，在纸带上依次选出7个计数点，分别标上ABCDEF和G，每相邻的两个计数点间还有四个点未画出，打点计时器所用电源的频率是50Hz。（以下结果均保留两位小数）
①每相邻两计数点的时间间隔为 s，打点时小车的速度 cm/s；
②分别算出其他各点的速度：vB=16.50cm/s，vC=21.40cm/s，vE=31.35cm/s，vF=36.30cm/s，请在如图所示的坐标系中作出小车运动的图像（以打A点时开始计时）。并说明小车速度变化的规律 ；
【例题2】
课堂练习
③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，交点的纵坐标是 cm/s，此速度的物理意义是 。
(3)实验完毕后，某同学发现实验时电源的实际频率小于50Hz，那么速度的测量值比实际值 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
【变式训练2】
课堂练习
课堂小结
问题思考
我们今天都讲了哪些知识？
1.注意事项：开始释放小车的时候，小车应该靠近打点计时器。先通电，后释放小车。
2.计数点瞬时速度的求法：以纸带上某点为中间时刻取一小段位移，用这段位移的 平均速度表示这点的瞬时速度。
3.v-t图像做法：通过观察、思考，找出这些点的分布规律，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。
完成课本课后习题和学案。
布置作业
谢谢大家