高中物理 第2章 探究小车速度随时间变化的规律课件 新人教版必修1

成才之路成才之路 物理物理路漫漫其修远兮路漫漫其修远兮 吾将上下而求索吾将上下而求索人教版人教版 必修必修1 匀变速直线运动的研究匀变速直线运动的研究第二章第二章1.1.1集合的概念1实验：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第二章第二章1.1.1集合的概念学习目标定位学习目标定位1课堂情景切入课堂情景切入2知识自主梳理知识自主梳理3重点难点突破重点难点突破4考点题型设计考点题型设计5课后强化作业课后强化作业6学习目标定位学习目标定位掌握实验原理及实验仪器的安装与使用学会用图象法处理实验数据能根据“vt”图象描述小车的运动规律课堂情景切入课堂情景切入 要探究一个物体的速度随时间变化的规律，必须知道物体在不同时刻的速度，但直接测量物体的速度是不容易的。请同学们思索一下怎样利用下面的实验装置，探究小车速度随时间的变化规律。知识自主梳理知识自主梳理1 实验原理 平均平均 形状形状 斜率斜率 2 打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、复写纸片、细绳、钩码、刻度尺、导线、_电源。 一交流交流3 1.(如图所示)把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上远离滑轮的一端，连接好电路。 实验步骤 2把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，放手后，看小车能否在木板上_，然后把纸带穿过打点计时器，并把纸带的另一端固定在小车的后面。 3把小车停靠在打点计时器处，先_，后_，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小点。 4换上新的纸带，重复实验两次。 5增减所挂钩码，按以上步骤再做两次实验。平稳地滑行平稳地滑行接通电源接通电源释放小车释放小车4 1.在几条纸带中选择一条_，为了便于测量，_开头一些过于密集的点迹，找一个适当的点当做计时_。 2计算出各计数点的_速度，填入设计好的表格中。 3以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，根据表中v、t数据，在直角坐标系中描点，探究小车_随时间变化的规律。 数据处理最理想的最理想的舍掉舍掉起点起点瞬时瞬时速度速度重点难点突破重点难点突破 一、实验数据处理的方法 1表格法 从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开始一些比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个开始点，作为计数始点，以后依次每五个点取一个计数点，并标明0、1、2、3、4，测量各计数点到0点的距离x，并记录填入表中。位置编号012345时间t/sx/mv/(ms1) 分别计算出与所求点相邻的两计数点之间的距离x1、x2、x3。 利用一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度求得各计数点1、2、3、4、5的瞬时速度，填入上面的表格中。 根据表格的数据，分析速度随时间怎么变化。 2图象法 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。 画一条直线，让这条直线通过尽可能多的点，不在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。 三、实验注意事项 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，计时器工作后，再放开小车，当小车停止运动时及时断开电源。 3要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞，当小车到达滑轮前及时用手按住它。 4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，而使各段位移无多大差别，从而使误差增大，加速度的大小以能在50cm长的纸带上清楚地取得六、七个计数点为宜。 5要区别计时器打出的点与人为选取的计数点，一般在纸带上每隔四个点取一个计数点，即时间间隔为T0.025s0.1s。 6不要分段测量各段位移，应尽可能地一次测量完毕(可先统一量出各计数点到计数起点O之间的距离)。读数时应估读到毫米的下一位。 7描点时最好用坐标纸，在纵、横轴上选取合适的单位，用细铅笔认真描点。考点题型设计考点题型设计在探究小车速度随时间变化的规律实验中，某同学操作中有以下实验步骤，其中有错误或遗漏的步骤。(遗漏步骤可编上序号G、H、) A.拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处先放开纸带，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；1 对实验过程的掌握 1 E.将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上平稳地滑行； F.将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔。 (1)所列步骤中有错误的是：_。 (2)遗漏的步骤：_。 (3)将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序：_。 解析：(1)步骤A中应先通电，再放纸带，顺序不能颠倒；D中取下纸带前先断开电源；E中操作时应不挂钩码。 (2)遗漏的步骤G：换上新纸带，重复实验三次。 (3)步骤完善后，合理的实验步骤顺序为：BFECADG 答案：(1)A中应先通电，再放纸带；D中取下纸带前应先断开电源；E中操作时应不挂钩码 (2)G：换上新纸带，重复实验三次 (3)BFECADG 在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中： (1)从下列器材中，选出实验所需的器材_；为达到实验目的，还缺少_。 打点计时器；天平；低压直流电源；细绳；纸带；小车；钩码；秒表；一端有滑轮的长木板。 (2)下列操作中正确的有_。(填选项代号) A.通过调节，使小车、纸带、细绳和定滑轮上边缘在一条直线上 1 1 B.坐标轴单位长度越小越好 C.开始前要先接通电源后松开纸带，打完点要先断开电源后取纸带 D.钩码的质量越大越好 答案：(1)交流电源(2)AC 解析：(1)打点计时器是一种计时仪器，所用电源为交流电，因此不用选，但实验还缺少低压交流电源，钩码的质量在实验中不用测量，因此不用选。 (2)实验中要调节滑轮的高度使小车、纸带、细绳和定滑轮上边缘在一条直线上，可以减小摩擦，所以A对；要适当地选取坐标轴的单位长度使图象尽量分布在较大的坐标平面内，所以B错；开始前要先接通电源后松开纸带，打完点要先断开电源后取纸带，这样可以使实验效果更好，所以C对；钩码的质量要适中，不要太大也不要太小，以100g左右为宜，所以D错。在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图所示，给出了从0点开始，每5个点取一个计数点的纸带，其中0、1、2、3、4、5、6都为计数点，测得：x11.40cm，x21.90cm，x32.38cm，x42.88cm，x53.39cm，x63.87cm。那么：2 根据纸带数据判断物体的速度随时间变化的规律 2 (1)在打点计时器打出点1、2、3、4、5时，小车的速度分别为：v1_cm/s，v2_cm/s，v3_cm/s，v4_cm/s，v5_cm/s。 (2)在平面直角坐标系中作出vt图象。 (3)分析小车运动速度随时间变化的规律。 (3)小车运动的vt图象是一条倾斜的直线，说明速度随时间均匀增加，它们成“线性关系”。 答案：(1)16.5021.4026.3031.3536.30 (2)如图所示(3)速度随时间均匀增加 (青岛20132014学年高一上学期六校联考)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，打点计时器使用的交流电的频率为50Hz，记录小车运动的纸带如图所示，在纸带上选择0、1、2、3、4、5的6个计数点，相邻两计数点之间还有四个点未画出，纸带旁并排放着带有最小分度为毫米的刻度尺，零点跟“0”计数点对齐，由图可以读出三个计数点1、3、5跟0点的距离填入下列表格中。 2 2距离d1d3d5 答案：1.205.4012.000.210.60为研究实验小车沿斜面向下运动的规律，把打点计时器纸带的一端固定在小车上，小车拖动纸带运动时，纸带上打出的点如图所示： 3 拓展延伸 3 (1)某同学用以下方法绘制小车的vt图象，先把纸带每隔0.1s剪断，得到若干短纸条，再把这些纸条并排贴在一张纸上，使这些纸条下端对齐，作为时间坐标轴，标出时间。最后将纸条上端中心连接起来，于是得到vt图象。请你按以上办法(用一张薄纸压在图上，复制得到纸带)绘制这个图象。 (2)这样做有道理吗？说说你的看法。 解析：小车沿斜面向下，其速度是变化的。在很短时间内的平均速度可以等效为中间时刻的瞬时速度，由于计时的间隔相等，据xvt知，位移与速度成正比，因此纸带的速度与纸带长度成正比，可用纸带长度“等效”速度大小。 答案：(1)绘制的图象如图所示 (2)剪下的纸带长度表示0.1 s时间内位移大小，vx，因此纸带长度可表示某点速度大小 点评：本题采用等效替代的方法，把纸带的宽度等效为时间，由于每段纸带选5个间隔，因此，等效时间为0.1s，水平轴为时间轴，物体运动的速度等于这段时间内的平均速度，也近似等于中间时刻的速度。因此把中间位置连成一条直线，表示把不同的速度所表示的点连成一条直线，从而反映出运动规律。在vt图象中，直线的斜率表示加速度，因此可以求出加速度。 除用打点计时器探究物体速度随时间变化的规律外，人们还可以用其他方法来进行实验，记录物体运动的时间和位移，“频闪照相法”就是其中最常用的一种。下图是采用每秒闪光10次拍摄的小球在斜面上运动的频闪照片示意图，图中每两个相邻的小球的影像间隔的时间就是0.1s，这样便记录了小球运动的时间，而小球运动的位移则可以用刻度尺测出。试根据图中信息作出小球的vt图象。 3 3 答案：根据所求数据作出的vt图象如图所示。