【課件】探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律（課件）(人教版2019必修第一冊(cè))

1、第二章 勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究第1節(jié) 實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律新教材人教版 物理（必修第一冊(cè)）課堂引入 物體的運(yùn)動(dòng)通常比較復(fù)雜、運(yùn)動(dòng)規(guī)律也各不相同。我們?nèi)绾翁剿魑矬w運(yùn)動(dòng)所的規(guī)律呢？ 尋求一種運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和規(guī)律，一般要從某個(gè)具體事例開始。本節(jié)課我們研究實(shí)驗(yàn)小車在重物牽引下的運(yùn)動(dòng)，看看小車的速度是怎樣隨時(shí)間變化的。課堂引入 那么，要研究小車的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律，我們?cè)撊绾卧O(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)？又要測(cè)量哪些物理量？選用什么器材？1.進(jìn)一步練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器.2.會(huì)利用平均速度求瞬時(shí)速度.3.會(huì)利用vt圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并根據(jù)圖像能計(jì)算小車的加速度和判斷小車的運(yùn)動(dòng)情況.一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.利用紙帶計(jì)算瞬時(shí)

2、速度以紙帶上某點(diǎn)為中間時(shí)刻點(diǎn)取一小段位移，用這段位移的平均速度表示這點(diǎn)的瞬時(shí)速度。以速度v為縱軸、時(shí)間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系，用描點(diǎn)法畫出小車的v-t圖象，圖線的斜率表示加速度，如果v-t圖象是一條傾斜的直線，說明小車的速度是均勻變化的。t/s510152025020406080v/ms-12.用v-t圖象表示小車的運(yùn)動(dòng)情況二、實(shí)驗(yàn)原理打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(帶導(dǎo)線)、交變電源、紙帶、一端帶有定滑輪的長(zhǎng)木板、小車、細(xì)繩、槽碼、刻度尺、復(fù)寫紙、坐標(biāo)紙、固定夾。槽碼小車細(xì)繩紙帶打點(diǎn)計(jì)時(shí)器一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板三、實(shí)驗(yàn)器材1.如圖，把一端帶有定滑輪的長(zhǎng)鋁板平放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面.鋁板上放一個(gè)可以左右移

3、動(dòng)的小車，小車一端連接穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，另一端連接繞過滑輪系有槽碼的細(xì)繩。2.把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置.先啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，后放開小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)。隨后，立即關(guān)閉電源.3.換上新紙帶，并增減所掛槽碼(或在小車上放置重物)重新操作兩次.四、實(shí)驗(yàn)步驟為了便于測(cè)量，舍棄開頭一些密集的點(diǎn)，從一個(gè)適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)開始作為計(jì)數(shù) 0點(diǎn)，之后每隔 0.1s （或更短）取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，記入自己設(shè)計(jì)的表格。計(jì)算本實(shí)驗(yàn)中各點(diǎn)的瞬時(shí)速度，并記錄。位置編號(hào)0123456時(shí)間 t / s00.10.20.30.40.50.6v1 / (ms-1)v2 / (ms-1)v3 / (ms-1)五、數(shù)據(jù)記錄如何處

4、理計(jì)算出來的數(shù)據(jù)？六、數(shù)據(jù)處理t/s00.100.200.300.400.50v/（m s-1）0.260.430.600.770.94列表法(1)在坐標(biāo)紙上建立直角坐標(biāo)系，橫軸表示時(shí)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(diǎn).(2)畫一條直線，讓這條直線通過盡可能多的點(diǎn)，不在直線上的點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，偏差比較大的點(diǎn)忽略不計(jì)，如圖所示.(3)觀察所得到的直線，分析物體的速度隨時(shí)間的變化規(guī)律.t = 0.40 sv = 0.675 m/s圖像法六、數(shù)據(jù)處理3.求小車加速度的方法方法1:取任意兩組數(shù)據(jù)求出v和t，然后代入vt求解。方法2:在vt圖象上取一段時(shí)間t（盡量取大一些），找出

5、兩個(gè)時(shí)刻對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)值求出v，代入vt求解。4.哪一種方法更好？畫圖時(shí)讓不在直線上的點(diǎn)盡可能均勻地分布在直線兩側(cè)，就是為了使偏大或偏小的誤差盡可能地抵消，所以圖象也是減小誤差的一種手段.六、數(shù)據(jù)處理0.10.20.30.40.50.6t/so0.100.200.300.40v/(m/s)與縱軸的交點(diǎn)是什么意思？如何求加速度？t=0.4sV=？0.2m/s1.圖線的特點(diǎn)？一條傾斜直線2. 小車的運(yùn)動(dòng)規(guī)律？速度隨時(shí)間均勻變化3.如何求加速度？4.a的特點(diǎn)？不變七、實(shí)驗(yàn)結(jié)論1.固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)讓限位孔處在長(zhǎng)木板的中央位置；滑輪不能過高,細(xì)繩應(yīng)與木板平行;2.開始釋放小車時(shí)，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器;

6、3.先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后，再釋放小車，當(dāng)小車停止運(yùn)動(dòng)時(shí)及時(shí)斷開電源;八、注意事項(xiàng)4.實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意保護(hù)小車及滑輪，要避免它們被碰壞或跌壞。所以，當(dāng)小車到達(dá)滑輪前及時(shí)用手按住它，防止小車從板上掉下來;5.小車另一端所掛的鉤碼個(gè)數(shù)要適當(dāng)，避免加速度過大而使紙帶上打的點(diǎn)太少，或加速度太小使各段位移無法區(qū)別，從而使誤差增大;6.打點(diǎn)結(jié)束后立即關(guān)閉電源.八、注意事項(xiàng)除了利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)外，我們還可以利用什么來測(cè)量小車的瞬時(shí)速度？還可以利用“位移傳感器”、“光電門”等技術(shù)手段更加精準(zhǔn)的去測(cè)量小車的瞬時(shí)速度。九、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新十、實(shí)驗(yàn)演示 借助常用的數(shù)表軟件，可以迅速、準(zhǔn)確地根據(jù)表中的數(shù)據(jù)

7、作出v-t圖像，甚至能夠?qū)懗鰣D像所代表的公式。下面一WPS表格軟件為例作簡(jiǎn)要說明，有興趣的同學(xué)可以試一試。 在WPS表格軟件工作簿的某一列的單元格中依次輸入測(cè)量時(shí)間，在相鄰的一列輸入對(duì)應(yīng)的速度值。用鼠標(biāo)選中這些數(shù)據(jù)，按照“插入”中的“圖表”的提示就能一步步地得到所畫的圖像。十一、用計(jì)算機(jī)繪制v-t圖像課堂小結(jié)1324實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)分析1.利用紙帶計(jì)算瞬時(shí)速度;2.v-t圖象表示小車的運(yùn)動(dòng);打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(帶導(dǎo)線)、交變電源、紙帶、一端帶有定滑輪的長(zhǎng)木板、小車、細(xì)繩、槽碼、刻度尺、復(fù)寫紙、坐標(biāo)紙、固定夾。（1）v-t 圖像是一個(gè)理想化的運(yùn)動(dòng)模型（2）小車的速度隨時(shí)間均勻變化【典例1】小

8、華同學(xué)在做“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，從打下的若干紙帶中選出了如圖所示的一條紙帶，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的電源頻率為50 Hz，每?jī)蓚€(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)沒有畫出，各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0點(diǎn)的距離已在圖中標(biāo)出。（1）為了達(dá)到實(shí)驗(yàn)的目的，除了有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、小車、細(xì)繩、導(dǎo)線、低壓交變電源、槽碼、長(zhǎng)木板外，還需要的儀器有_；A刻度尺B鐵架臺(tái)C停表D天平典例分析【正確答案】A【典例1】（2）圖中兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T=_s；（3）根據(jù)紙帶提供的信息，小華同學(xué)已經(jīng)計(jì)算出了打下1、2、3、4、6這五個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車的速度，請(qǐng)你幫助他計(jì)算出打下計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)小車的速度v5=_m/s。典例分析【參考答案】T=0.0

9、25s=0.1s【典例2】（2021北京市第五十中學(xué)高一期中）實(shí)驗(yàn)課上：同學(xué)們利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器等器材，研究小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。主要實(shí)驗(yàn)步驟有：A把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，接通電源放開小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打一系列的點(diǎn)。B把細(xì)繩拴在小車上，并在另一端掛上適當(dāng)?shù)你^碼，使之跨過定滑輪，調(diào)整裝置，使小車能在長(zhǎng)木板平穩(wěn)地加速滑行。把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并將其一端固定在小車的后面。C把一端裝有定滑輪的長(zhǎng)木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上，使滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在木板沒有滑輪的一端。D更換新紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次，選擇一條最理想的紙帶進(jìn)行分析。（1）對(duì)上述實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行合理排序_（寫步驟前

10、的字母）。典例分析【正確答案】CBAD（2）其中一個(gè)小組的同學(xué)從所打的幾條紙帶中選取了一條點(diǎn)跡清晰的紙帶。如圖所示，圖中A、B、C、D、E是按打點(diǎn)先后順序依次選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.1s。由圖中的數(shù)據(jù)可知，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下C點(diǎn)時(shí)小車運(yùn)動(dòng)的速度是_m/s，小車運(yùn)動(dòng)的加速度是_m/s2。典例分析【參考答案】【典例3】（2023全國高三專題練習(xí)）用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50Hz，如圖所示的是一次記錄小車運(yùn)動(dòng)情況的紙帶，圖中A、B、C、D、E、F、G為相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出。（1）根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)有關(guān)公式可求得 vB=0.1

11、65m/s，vC=_m/s，vD=0.263m/s；典例分析（2）利用求得的數(shù)值在下圖所示的坐標(biāo)系中做出小車的v-t圖線（以打A點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)），并根據(jù)圖線求出小車運(yùn)動(dòng)的加速度a=_m/s2；（保留小數(shù)點(diǎn)后兩位）典例分析【典例4】（2022海南思源實(shí)驗(yàn)高中高一階段練習(xí)）某一學(xué)習(xí)小組的同學(xué)想通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的點(diǎn)跡來探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。（1）常見的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器有兩種：_和_，它們使用的都是_電源（填“直流”或“交流”），當(dāng)電源頻率為50Hz時(shí)，每隔_s打一個(gè)點(diǎn)。（2）關(guān)于本實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是_。A釋放紙帶的同時(shí)，接通電源B先接通電源打點(diǎn)，后釋放紙帶運(yùn)動(dòng)C先釋放紙帶運(yùn)動(dòng)，后接通電源打點(diǎn)D紙帶上的點(diǎn)跡越密集，說明紙帶運(yùn)動(dòng)的速度越小典例分析【答案】 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 電火花計(jì)時(shí)器 交流 0.02 BD （3）要測(cè)量小車的速度。除打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（含所用電源、紙帶、墨粉紙盤）外還必須使用的測(cè)量工具是_。（4）該小組在規(guī)范操作下得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶如圖所示，在紙帶上依次選出7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，分別標(biāo)上O、A、B、C、D、E和F，每相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率是50Hz。每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為_s，如果測(cè)得C、D兩點(diǎn)間距x42.70cm，