高中物理 第二章 勻變速直線運動的研究 第1節(jié) 實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律課件 新人教版必修1

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1、第第二二章章第第1 1節(jié)節(jié)實驗理論指導(dǎo)實驗理論指導(dǎo)典題案例導(dǎo)析典題案例導(dǎo)析知能演練提升知能演練提升題型一題型一題型二題型二題型三題型三 一、實驗?zāi)康囊?、實驗?zāi)康?1)進一步練習(xí)使用打點計時器及利用紙帶求速度。進一步練習(xí)使用打點計時器及利用紙帶求速度。(2)學(xué)會利用實驗數(shù)據(jù)計算各點瞬時速度的方法。學(xué)會利用實驗數(shù)據(jù)計算各點瞬時速度的方法。(3)學(xué)會用圖像法處理實驗數(shù)據(jù)。并能根據(jù)學(xué)會用圖像法處理實驗數(shù)據(jù)。并能根據(jù)vt圖像描述圖像描述小車運動速度隨時間的變化規(guī)律。小車運動速度隨時間的變化規(guī)律。二、實驗原理二、實驗原理利用打點計時器打出的紙帶上記錄的數(shù)據(jù)，計算出各利用打點計時器打出的紙帶上記錄的數(shù)據(jù)，計

2、算出各時刻的速度，再作出速度時刻的速度，再作出速度時間的關(guān)系圖像。時間的關(guān)系圖像。(1)某點的瞬時速度等于以它為中間時刻的一小段時間某點的瞬時速度等于以它為中間時刻的一小段時間內(nèi)的平均速度。內(nèi)的平均速度。(2)若若vt圖像為一傾斜直線，則物體做勻變速直線運圖像為一傾斜直線，則物體做勻變速直線運動，圖線的斜率表示加速度。動，圖線的斜率表示加速度。三、實驗器材三、實驗器材打點計時器、學(xué)生電源、復(fù)寫紙、紙帶、導(dǎo)線、一端帶打點計時器、學(xué)生電源、復(fù)寫紙、紙帶、導(dǎo)線、一端帶有滑輪的長木板、小車、細繩、鉤碼、刻度尺、坐標(biāo)紙。有滑輪的長木板、小車、細繩、鉤碼、刻度尺、坐標(biāo)紙。四、實驗步驟四、實驗步驟(1)如圖

3、如圖211所示，把附有滑輪的長木板放在實驗桌上，所示，把附有滑輪的長木板放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪并使滑輪伸出桌面，把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路。的一端，連接好電路。圖圖 2 21 11 1(2)(2)把一條細繩拴在小車上，使細繩跨過滑輪，下把一條細繩拴在小車上，使細繩跨過滑輪，下邊掛上合適的鉤碼，放手后，看小車能否在木板上平邊掛上合適的鉤碼，放手后，看小車能否在木板上平穩(wěn)地加速滑行，然后把紙帶穿過打點計時器，并把紙穩(wěn)地加速滑行，然后把紙帶穿過打點計時器，并把紙帶的另一端固定在小車后面。帶的另一端固定在小車后面。(3)(3)把小車

4、停在打點計時器處，先接通電源，后釋把小車停在打點計時器處，先接通電源，后釋放小車，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶放小車，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一系列小點，換上新紙帶，重復(fù)實驗三次。上打下一系列小點，換上新紙帶，重復(fù)實驗三次。五、數(shù)據(jù)處理五、數(shù)據(jù)處理1 1表格法表格法(1)(1)從幾條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶，舍掉從幾條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶，舍掉開始一些比較密集的點，在后面便于測量的地方找一個開始一些比較密集的點，在后面便于測量的地方找一個開始點，作為計數(shù)始點，以后依次每五個點取一個計數(shù)開始點，作為計數(shù)始點，以后依次每五個點取一個計數(shù)點，并標(biāo)明點，并標(biāo)明

5、0 0、1 1、2 2、3 3、44，測量各計數(shù)點到，測量各計數(shù)點到0 0點的距點的距離離x x，并記錄填入表中。，并記錄填入表中。位置編號位置編號012345時間時間t/sx/mv/(ms1)(2)分別計算出與所求點相鄰的兩計數(shù)點之間的距分別計算出與所求點相鄰的兩計數(shù)點之間的距離離x1、x2、x3。(3)利用一段時間內(nèi)的平均速度等于這段時間中間利用一段時間內(nèi)的平均速度等于這段時間中間時刻的瞬時速度求得各計數(shù)點時刻的瞬時速度求得各計數(shù)點1、2、3、4、5的瞬時速的瞬時速度，填入上面的表格中。度，填入上面的表格中。(4)根據(jù)表格的數(shù)據(jù)，分析速度隨時間怎么變化。根據(jù)表格的數(shù)據(jù)，分析速度隨時間怎么變

6、化。圖圖 2122圖像法圖像法(1)在坐標(biāo)紙上建立直角坐標(biāo)系，橫在坐標(biāo)紙上建立直角坐標(biāo)系，橫軸表示時間，縱軸表示速度，并根據(jù)表軸表示時間，縱軸表示速度，并根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點。格中的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點。(2)畫一條直線，讓這條直線通過盡可能多的點，不在畫一條直線，讓這條直線通過盡可能多的點，不在線上的點均勻分布在直線的兩側(cè)，偏差比較大的點忽略不線上的點均勻分布在直線的兩側(cè)，偏差比較大的點忽略不計，如圖計，如圖212所示。所示。(3)觀察所得到的直線，分析物體的速度隨時間的變化觀察所得到的直線，分析物體的速度隨時間的變化規(guī)律。規(guī)律。六、注意事項六、注意事項(1)安裝打點計時器時，應(yīng)盡量

7、使紙帶、小車、細線和安裝打點計時器時，應(yīng)盡量使紙帶、小車、細線和定滑輪上邊緣在一條直線上。定滑輪上邊緣在一條直線上。(2)牽引小車的鉤碼質(zhì)量要適宜。如果質(zhì)量過大，紙帶牽引小車的鉤碼質(zhì)量要適宜。如果質(zhì)量過大，紙帶上打出的計時點太少；如果質(zhì)量過小，打出的點過于密集，上打出的計時點太少；如果質(zhì)量過小，打出的點過于密集，不便于測量距離。不便于測量距離。(3)實驗前應(yīng)讓小車停在靠近打點計時器的位置，這樣實驗前應(yīng)讓小車停在靠近打點計時器的位置，這樣可以最大限度地利用紙帶的有限長度?？梢宰畲笙薅鹊乩眉垘У挠邢揲L度。(4)實驗時應(yīng)先啟動打點計時器，待其工作穩(wěn)定后再實驗時應(yīng)先啟動打點計時器，待其工作穩(wěn)定后再釋

8、放小車。釋放小車。(5)要避免小車和滑輪相碰，當(dāng)小車到達滑輪前要及要避免小車和滑輪相碰，當(dāng)小車到達滑輪前要及時用手按住小車。時用手按住小車。(6)打完一條紙帶要立即關(guān)閉電源，以避免打點計時打完一條紙帶要立即關(guān)閉電源，以避免打點計時器線圈過熱而損壞。器線圈過熱而損壞。七、誤差分析七、誤差分析(1)木板的粗糙程度不同，摩擦不均勻。木板的粗糙程度不同，摩擦不均勻。(2)根據(jù)紙帶測量的位移有誤差，從而計算出的瞬根據(jù)紙帶測量的位移有誤差，從而計算出的瞬時速度有誤差。時速度有誤差。(3)作作vt圖像時單位選擇不合適或人為作圖不準(zhǔn)確圖像時單位選擇不合適或人為作圖不準(zhǔn)確帶來誤差。帶來誤差。 例例11在在“探究

9、小車速度隨時間變化的規(guī)律探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的的實驗中，某同學(xué)操作中有以下實驗步驟，其中錯誤或?qū)嶒炛校惩瑢W(xué)操作中有以下實驗步驟，其中錯誤或遺漏的步驟有遺漏的步驟有( (遺漏步驟可編上序號遺漏步驟可編上序號F F、G)G)A A將小車移至靠近打點計時器處，先放開小車，將小車移至靠近打點計時器處，先放開小車，再接通電源再接通電源B B將打點計時器固定在平板上，并連接好電路將打點計時器固定在平板上，并連接好電路C C把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，下把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，下面掛適當(dāng)?shù)你^碼面掛適當(dāng)?shù)你^碼D D取下紙帶取下紙帶E E將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器

10、的將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔限位孔將以上步驟完善后寫出合理的實驗步驟順序。將以上步驟完善后寫出合理的實驗步驟順序。解析解析在在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的的實驗中，要先接通電源，再放開紙帶，在取下紙帶實驗中，要先接通電源，再放開紙帶，在取下紙帶前要先斷開電源，為減少誤差，應(yīng)重復(fù)兩次，即再前要先斷開電源，為減少誤差，應(yīng)重復(fù)兩次，即再打兩條紙帶。打兩條紙帶。答案答案A中應(yīng)先接通電源，再放紙帶。中應(yīng)先接通電源，再放紙帶。D中取下紙帶前應(yīng)先斷開電源。中取下紙帶前應(yīng)先斷開電源。補充步驟補充步驟F：換上新紙帶，重復(fù)兩次。：換上新紙帶，重復(fù)兩次。步驟順序

11、為：步驟順序為：BCEADF。例例2在在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實的實驗中，如圖驗中，如圖213所示為一次記錄小車運動情況的所示為一次記錄小車運動情況的紙帶，圖中紙帶，圖中A、B、C、D、E為相鄰的計數(shù)點，為相鄰的計數(shù)點，(A點點為第一個點為第一個點)相鄰計數(shù)點間的時間間隔相鄰計數(shù)點間的時間間隔T0.1 s。圖圖213圖圖214(1)根據(jù)根據(jù)_計算各點瞬計算各點瞬時速度，且時速度，且vD_ m/s，vC_ m/s，vB_ m/s。(2)在如圖在如圖214所示坐標(biāo)系中畫所示坐標(biāo)系中畫出小車的出小車的vt圖線，并根據(jù)圖線求出圖線，并根據(jù)圖線求出a_。(3)將圖

12、線延長與縱軸相交，交點將圖線延長與縱軸相交，交點的速度的物理意義是的速度的物理意義是_。答案答案(1)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度時刻的瞬時速度3.902.641.38(2)vt圖線見解析圖線見解析12.6 m/s2(3)表示零時刻小車經(jīng)過表示零時刻小車經(jīng)過A點的速度大小點的速度大小 例例3在用打點計時器在用打點計時器“研究物體的速度隨時間的研究物體的速度隨時間的變化規(guī)律變化規(guī)律”的實驗中，某同學(xué)將打點計時器打出的三條紙的實驗中，某同學(xué)將打點計時器打出的三條紙帶，分別以間隔相同點跡的方式依次剪成短紙條，按先帶，分別以間隔相同點跡的方式依次剪成短紙條，按先后順序一端對齊粘貼在一起。然后用平滑線段將各段紙后順序一端對齊粘貼在一起。然后用平滑線段將各段紙帶頂端的中點連起來，形成圖帶頂端的中點連起來，形成圖215，則根據(jù)紙帶的特，則根據(jù)紙帶的特點即可研究物體的速度隨時間的變化規(guī)律。以下說法正點即可研究物體的速度隨時間的變化規(guī)律。以下說法正確的是確的是 ()圖圖215A圖甲表示物體處于靜止圖甲表示物體處于靜止B圖乙表示物體做勻速直線運動圖乙表示物體做勻速直線運動C圖乙表示物體的速度隨時間均勻增加圖乙表示物體的速度隨時間均勻增加D圖丙表示物體的速度先隨時間均勻增加，后保持不變圖丙表示物體的速度先隨時間均勻增加，后保持不變答案答案CD