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第二章匀变速直线运动的研究第二章匀变速直线运动的研究( (教师参考教师参考) )一、课程标准一、课程标准1.1.内容标准内容标准(1)(1)通过史实通过史实, ,初步了解近代实验科学产生的背景初步了解近代实验科学产生的背景, ,认识实验对物理学发展认识实验对物理学发展的推动作用的推动作用. .(2)(2)经历匀变速直线运动的实验研究过程经历匀变速直线运动的实验研究过程, ,理解位移、速度和加速度理解位移、速度和加速度, ,了解了解匀变速直线运动的规律匀变速直线运动的规律, ,体会实验在发现自然规律中的作用体会实验在发现自然规律中的作用. .(3)(3)能用公式和图像描述匀变速直线运动能用公式和图像描述匀变速直线运动, ,体会数学在研究物理问题中的体会数学在研究物理问题中的重要性重要性. .2.2.活动建议活动建议(1)(1)通过实验研究质量相同、大小不同的物体在空气中下落的情况通过实验研究质量相同、大小不同的物体在空气中下落的情况, ,从中从中了解空气对落体运动的影响了解空气对落体运动的影响. .(2)(2)通过查找资料等方式通过查找资料等方式, ,了解并讨论伽利略对物体运动的研究在科学发了解并讨论伽利略对物体运动的研究在科学发展和人类进步上的重大意义展和人类进步上的重大意义. .二、高考内容及要求二、高考内容及要求1.1.匀变速直线运动及其公式、图像匀变速直线运动及其公式、图像.().()2.2.实验实验: :研究匀变速直线运动研究匀变速直线运动. .说明说明: :匀变速直线运动图像只限于匀变速直线运动图像只限于v-tv-t图像图像. .第第1 1节实验节实验: :探究小车速度随时间变化的规律探究小车速度随时间变化的规律实验探究实验探究实验基础实验基础典例研习典例研习实验基础实验基础 解读实验解读实验萃取精华萃取精华实验探究实验探究 探寻结论探寻结论提升精度提升精度一、数据处理一、数据处理1.1.利用纸带测量计算利用纸带测量计算(1)(1)从纸带中便于测量的点作为计时起点从纸带中便于测量的点作为计时起点, ,以后依次每五个点取一个计数以后依次每五个点取一个计数点点, ,并标明并标明0,1,2,3,40,1,2,3,4测量各计数点到测量各计数点到0 0点的距离点的距离x,x,并记录在表中并记录在表中. .位置编号位置编号0 01 12 23 34 45 5时间时间t/st/sx/mx/mv/(mv/(ms s-1-1) )(2)(2)分别计算出与所求点相邻的两计数点之间的距离分别计算出与所求点相邻的两计数点之间的距离x x1 1,x,x2 2,x,x3 3(3)(3)利用两点间的平均速度等于其内某点的瞬时速度利用两点间的平均速度等于其内某点的瞬时速度, ,可通过可通过v vn n= = 求得求得计数点计数点1,2,3,41,2,3,4的瞬时速度的瞬时速度, ,填入上面的表格中填入上面的表格中. .12nnxxT2.2.作出小车运动的作出小车运动的v-tv-t图像图像(1)(1)定标度、描点定标度、描点: :坐标轴的标度选取要合理坐标轴的标度选取要合理, ,并根据表格中的数据在此坐标并根据表格中的数据在此坐标系中描点系中描点. .(2)(2)连线连线: :画一条直线画一条直线, ,让这条直线通过尽可能多的点让这条直线通过尽可能多的点, ,不在线上的点均匀分不在线上的点均匀分布在直线的两侧布在直线的两侧. .二、误差分析二、误差分析产生原因产生原因减小方法减小方法偶然偶然误差误差根据纸带测量的位移有误差根据纸带测量的位移有误差测量各计数点到起始点的距离而不是测量各计数点到起始点的距离而不是直接测量相邻计数点间的距离直接测量相邻计数点间的距离系统系统误差误差木板的粗糙程度不完全相同木板的粗糙程度不完全相同尽量选用粗糙程度均匀的木板尽量选用粗糙程度均匀的木板三、注意事项三、注意事项1.1.开始释放小车时开始释放小车时, ,应使小车靠近打点计时器应使小车靠近打点计时器. .2.2.先接通电源先接通电源, ,等打点稳定后等打点稳定后, ,再释放小车再释放小车. .3.3.要防止钩码落地要防止钩码落地, ,避免小车跟滑轮相碰避免小车跟滑轮相碰, ,当小车到达滑轮前及时用手按住当小车到达滑轮前及时用手按住. .4.4.牵引小车的钩码个数要适当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以免加速度过大而使纸带上的点太少, ,或者加速度太或者加速度太小小, ,而使各段位移差别不大而使各段位移差别不大, ,使误差增大使误差增大. .5.5.画画v-tv-t图像时图像时, ,注意坐标轴单位长度的选取注意坐标轴单位长度的选取, ,应使图像尽量分布在较大的坐标平面内应使图像尽量分布在较大的坐标平面内. .典例研习典例研习 通法悟道通法悟道拓宽思路拓宽思路类型一类型一 实验原理与操作实验原理与操作 【例例1 1】 在在“探究小车速度随时间变化的规律探究小车速度随时间变化的规律”的实验中的实验中, ,用打点计时器在用打点计时器在纸带上打的点记录了小车的运动情况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某同学做此实验时的步骤如下: :A.A.拉住纸带拉住纸带, ,把小车停在靠近打点计时器的位置把小车停在靠近打点计时器的位置, ,放开纸带放开纸带, ,再接通电源再接通电源; ;B.B.将打点计时器固定在长木板上将打点计时器固定在长木板上; ;C.C.把一条细绳拴在小车上把一条细绳拴在小车上, ,细绳跨过定滑轮细绳跨过定滑轮, ,下面挂上适当的钩码下面挂上适当的钩码; ;D.D.小车停止运动后小车停止运动后, ,直接取下纸带直接取下纸带; ;E.E.将纸带固定在小车尾部将纸带固定在小车尾部, ,并穿过打点计时器的限位孔并穿过打点计时器的限位孔; ;F.F.换上新纸带换上新纸带, ,再重复操作两次再重复操作两次, ,然后从各纸带中选取一条点迹清晰的进行然后从各纸带中选取一条点迹清晰的进行测量并数据处理测量并数据处理. .解析解析: :A A中应先接通电源中应先接通电源, ,再放开纸带再放开纸带;D;D中取纸带前应先断开电源中取纸带前应先断开电源. .实验实验步骤合理的顺序为步骤合理的顺序为BECADF.BECADF.答案答案: :A A中应先接通电源中应先接通电源, ,再放开纸带再放开纸带D D中取纸带前应先断开电源中取纸带前应先断开电源BECADFBECADF其中错误或遗漏的步骤有其中错误或遗漏的步骤有 ; .将以上步骤完善后将以上步骤完善后, ,其合理的顺序为其合理的顺序为 .方法点拨方法点拨 实验步骤可简化为放置实验步骤可简化为放置固定固定连接连接先接后放先接后放, ,开始实验开始实验重复实验重复实验数据分析数据分析. .同时还要注意几步同时还要注意几步: :固定时定滑轮要伸出桌面固定时定滑轮要伸出桌面, ,打点计打点计时器固定于远离定滑轮的一端时器固定于远离定滑轮的一端; ;开始实验时先接通电源开始实验时先接通电源, ,后释放小车后释放小车. .类型二类型二 实验数据处理实验数据处理【例例2 2】 (2017(2017铜仁高一检测铜仁高一检测) )在在“探究小车速度随时间变化规律探究小车速度随时间变化规律”的实的实验中验中, ,打点计时器使用的交流电源的频率为打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz,50 Hz,记录小车运动的纸带如记录小车运动的纸带如图图( (甲甲) )所示所示, ,在纸带上选择在纸带上选择6 6个计数点个计数点A,B,C,D,E,F,A,B,C,D,E,F,相邻两计数点之间还有相邻两计数点之间还有四个点未画出四个点未画出, ,各点到各点到A A点的距离依次是点的距离依次是2.0 cm,5.0 cm,9.0 cm,14.0 cm,2.0 cm,5.0 cm,9.0 cm,14.0 cm,20.0 cm.20.0 cm.(1)(1)根据学过的知识可以求出小车在根据学过的知识可以求出小车在B B点的速度为点的速度为v vB B= = m/s.CEm/s.CE间的间的平均速度为平均速度为 m/sm/s.答案答案: :(1)0.25(1)0.250.45 0.45 (2)(2)以打以打A A点时为计时起点点时为计时起点, ,建立建立v-tv-t坐标系如图坐标系如图( (乙乙) )所示所示. .请在图中作出小请在图中作出小车运动的速度与时间的关系图线车运动的速度与时间的关系图线. .答案答案: :(2)(2)图见解析图见解析 (3)(3)根据图线可得小车运动的加速度为根据图线可得小车运动的加速度为 m/sm/s2 2.答案答案: :(3)1(3)1
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