dwj探究小车速度随时间变化的规律3

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律,1,（一）知识与技能,1、根据相关实验器材,设计实验并熟练操作。,2、会运用已学知识处理纸带,求各点瞬时速度。,3、会用表格法处理数据,并合理猜测,4、巧用v-t图象处理数据,观察规律,5、掌握画图象的一般方法,并能用简洁语言进行阐述。,（二）过程与方法,1、初步学习根据实验要求,设计实验,完成某种规律的探究方法。,2、对打出的纸带,会用近似的方法得出各点瞬时速度。,3、初步学会根据实验数据进行猜测、探究、发现规律的探究方法。,4、认识数学化繁为简的工具作用,直观地运用物理图象展现规律,验证规律,（三）情感、态度与价值观,1、通过对小车运动的设计,培养学生积极主动思考问题的习惯,并锻炼其思考的全面性、准确性与逻辑性。,2、通过对纸带的处理,实验数据的图象展现,培养学生实事求是的科学态度,能使学生灵活地运用科学方法来研究问题,解决问题,提高创新意识。,3、在对实验数据的猜测过程中,提高学生合作探究能力。,4、在对现象规律的语言阐述中,提高了学生的语言表达能力,还折射出了了各学科之间的联系,可引伸到各事物间的关联性,使自己溶入社会。,复习：,打点计时器可以测量什么物理量？,位移 时间,（打点计时器是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,某一点的瞬时速度,加速度,。,例,请根据纸带给出的数据求出第2个和第4个点的瞬时速度以及相应时间内的平均加速度,cm,一、实验目的：,用打点计时器研究小车在重物牵引下的运动,探究小车速度随时间的变化规律。,实验设计,学生电源,刻度尺,钩码,小车,细绳,纸带,打点计时器,一端附有定滑轮的长木板,8,二,实验步骤,木板平放,并使滑轮伸出桌面,把打点计时器固定,连接好电路。,穿纸带；挂钩码。,先接通电源,然后放开小车,让小车拖着纸带运动,打完一条后立即关闭电源。,换纸带,加钩码,再做两次。,三,实验,注意点,1固定打点计时器时应让限位孔处在长木板的中央位置。,2滑轮不能过高,细绳应与木板平行.,3小车应由靠近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。,4先接通电源,后让纸带运动。,5打点结束后立即关闭电源。,7复写纸应该压在纸带的上面。,8小车另一端所挂的钩码个数要适当,防止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.,处理纸带,舍掉开头过于密集的点,从清楚的点开始,每五个计时点取一个计数点；取六个点,依次标号为0,1,2,3,4,5,0.10s,0.10s,过于密集/不清晰的点,怎样分析和选取纸带上的点,12,处理纸带,测量相邻两计数点间距离时,为减小误差,应该选用长的刻度尺还是短的？为什么？怎样正确操作？,13,处理纸带,x,1,x,2,x,3,x,4,x,5,应该选用长刻度尺。使用短尺测量时要不断移动刻度尺,测量误差屡次累积后可能会变大。测量时,应该用长刻度尺与纸带上各点对齐,并将其零刻度点对准计数起点,读出各读数点对应的刻度值,然后逐一相减,得出每两个计数点间距离的数值,14,处理纸带,x,1,x,2,x,3,x,4,x,5,读数时需要估读,并标明单位。,读数时还应该注意什么？,cm,15,处理的纸带,例：求3这个计数点的速度：,x,4,-,x,2,v,3,=,v,24,=,2,t,x,24,2,t,t,为多少?,x,1,x,2,x,3,x,4,x,5,怎样计算各计数点的瞬时速度？,16,0,1,2,3,x,0,x,1,x,2,x,3,例：求3这个计数点的速度：,v,3,=,x,3,2,t,t,为多少?,怎样操作可以更准确的测量计数点的瞬时速度？,数据处理:列表法,-,0.201,0.280,0.432,0.355,0.512,增减所挂的钩码,或在小车上放置重物,再做两次实验,填入上表标有“v2和“v3的两行。,请设计一个表格记录算出来的各计数点的瞬时速度。,18,数据处理:,图象法,vt,图象可以更直观的反映物体速度随时间的变化规律。你能根据列出的表格作出小车运动的vt图象吗？,1、怎样建立坐标系？,2、怎样确定坐标轴的单位长度？,3、描点连线时要注意什么？,19,根据最长时间确定横坐标轴单位长度,根据最大速度和最小速度确定纵坐标轴单位长度,使图象分布在坐标平面的大局部面积上。,要用铅笔作图,作图时应让图象连接尽可能多的点,不能连接的点应分布在图象两侧且点数大致相同,这样做相当于初中实验数据处理中的取平均值,是减少偶然误差的一种最简单的方法。,1、怎样建立坐标系？2、怎样确定坐标轴的单位长度？3、描点连线时要注意什么？,t/s,V/（m,s,-1,）,20,00.10.20.30.40.5 0.6,1.2,1.0,0.8,0.6,0.4,0.2,t/s,v/(m.s,-1,),位置,0,1,2,3,4,5,6,时间t/s,0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,V/（m,s,-1,）,0.45,0.60,0.74,0.89,1.03,1.19,实验测得一组数据如下,请画出对应的v-t图象。,描点时要力求准确,点不要描得过于粗大。,请观察,这些点的分布有什么规律？,应该选择什么线将这些点拟合起来？,怎样拟合？,思考,描出的点并非全分布在一条直线上,我们为什么用一条直线拟合这些点？,实验中产生误差是不可防止的,所以得到的点不可能严格地处在一条直线上,会有偏差。我们可以这样认为,如果没有误差,这些点都分布在一条直线的概率非常大。所以我们选择用直线拟合这些点。,思考,假设某个点明显偏离直线,可能是什么原因及怎样处理？,可能是操作失误造成的,作图时可以不考虑这个点。但这个点仍应保存在纸上。不要擦去。因为我们应该尊重实验事实。,“拟合图象：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,画出一条直线,让尽可能多的点处在这条直线上,其余均匀分布,去掉偏差太大的点,这个点可能是操作失误造成的。,数据处理:,图象法,思考,从图上可以看出小车的速度随时间怎样变化？,小车的速度随时间均匀增加。即小车在做匀加速直线运动。,思考,纸带上零时刻的速度和末速度如何求？,（根据图象来求,这样可以减小误差）,如何利用,v,I,t,图求加速度,从图表中任意取两组数据求,出v 和t,然后代入,求解。,v,a,=,t,位置,0,1,2,3,4,5,6,时间t/s,0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,V/（m,s,-1,）,0.45,0.60,0.74,0.89,1.03,1.19,27,如何利用,v,I,t,图求加速度,00.10.20.30.40.5 0.6,1.2,1.0,0.8,0.6,0.4,0.2,t/s,v/(m.s,-1,),t,v,在,v t,图象上取一段时间,t,（尽量取大一些），找出,t,对应的,v,，代入 求解。,v,a,=,t,28,如何利用v I t图求加速度,画图时让不在直线上的点尽可能等量地分布在直线两侧,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,也就是说应该用图象上的点,而不是用实验所得到的数据。,哪一种方法更好？,有的同学根据实验数据画出的v-t图象,量出其倾角,由公式a=tan求出加速度。你认为这种方法正确吗？,如何利用v I t图求加速度,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象。故这种方法是错误的。,思考,如何利用v I t图求加速度,有的同学依次算出通过连续两计数点间的加速度,再出这些加速度的平均值作为小车的加速度。你认为这种方法真的能减小偶然误差吗？,不能！我们可以证明这种算法计算出来的加速度实际上也仅由始末两个速度决定,偶然误差也较大。,思考,0,1,2,3,v,0,v,1,v,2,v,3,思考,如果没有钩码？你有什么方法可以让小车做匀加速直线运动？,Excel绘制,V-t,图象,可以。剪下的纸条长度表示0.1 s时间内位移大小,可近似认为速度 .vx,纸条长度可认为表示速度,问题与练习,P,33,/3,实例探究,1、在研究匀变速直线运动的实验中,算出小车经过各计数点瞬时速度如下,计数点序号,1,2,3,4,5,6,计数点对应的时刻（s）,0.10,0.20,0.30,0.40,0.50,0.60,通过计数点的速度（cms）,44.0,62.0,81.0,100.0,110.0,168.0,为了计算加速度,合理的方法是（）,A根据任意两计数点的速度用公式算出加速度,B根据实验数据画出vt图,量出其倾角,由公式a=tg求出加速度,C根据实验数据画出vt图,由图线上相距较远的两点所对应的速度、时间,用公式算出加速度,D依次算出通过连续两计数点间的加速度,算出平均值作为小车的加速度,分析：方法A偶然误差较大。方法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,才可充分利用各次测量数据,减少偶然误差。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,方法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,然后利用公式算出加速度,即方法 C。,答案C,2、在研究匀变速直线运动的实验中,某同学操作以下实验步骤:(),A拉住纸带,将小车移至靠近打点计时器处,释放纸带后再接通电源。,B将打点计时器固定在平板上,并接好电路,C把一条细绳拴在小车上,细绳跨过定滑轮,下面吊着适当重的钩码,D取下纸带然后断开电源,.,E将平板一端抬高,轻推小车,使小车能在平板上做匀速运动,F将纸带固定在小车尾部,并穿过打点计时器的限位孔,将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序。,（1）问A中应先通电,再放纸带。,（2）D中取下纸带前应先断开电源。,（3）补充步骤G：换上新纸带,重复三次。,步骤顺序为：BFECADG,解析,2、在研究匀变速直线运动的实验中,某同学操作以下实验步骤:(),A拉住纸带,将小车移至靠近打点计时器处,先接通电源,再放纸带。,B将打点计时器固定在平板上,并接好电路,C把一条细绳拴在小车上,细绳跨过定滑轮,下面吊着适当重的钩码,D先断开电源,再取下纸带.,E将平板一端抬高,轻推小车,使小车能在平板上做匀速运动,F将纸带固定在小车尾部,并穿过打点计时器的限位孔,G：换上新纸带,重复三次。,BFECADG,用电磁打点计时器或电火花打点计时器打出的纸带只能测定短距离过程中的速度,假设要测定长距离过程中的速度,如测定某人在走路过程中的速度就不能用以上两种打点计时器了有人设计了一种简易的“滴水计时器,就可以粗略地测定人在走路过程中的速度,取一只饮料瓶,用缝衣针在瓶底钻一适当大小的小孔,在瓶中灌满水,用手提着,使水均匀滴出(如以下图所示)实验中可用旋松、旋紧瓶盖的方法开、关计时器,【解析】(1)从某滴水滴下(记为第一滴)开始计时,用秒表测出滴n滴水的总时间t(n取30或50),则计时器的滴水周期为T .,(2)起跑阶段滴在跑道上的水滴之间的距离越来越大,说明做加速运动；中间阶段水滴之间的距离较大且近似相等,说明做速度较大的匀速运动；通过终点后水滴之间的距离越来越小,说明做减速运动,(3)取匀速步行时滴水计时器滴在地上的N个清晰的滴水点,用卷尺测出这N个点之间的距离x,再除以滴这N滴水所用时间,则为步行时的速度为,【答案】见解析,小结：,1、打点计时器的使用,2、纸带数据处理,打点计时器不能长时间地持续工作,所以,当小车停止下来时,一定要及时关闭电源。,进行实验时,虽然操作方法等都正确,但还是有可能存在不稳定因素使得打点不理想,处理数据时要挑选出合理的纸带。,实验不同于仿真和理想化的模型,误差不可防止,描点以后进行连线时,让尽可能多的点靠近连线就行,在误差允许的范围内同样可以验证速度与时间的线性关系。,3、图象描绘,