名師課件：人教版高中物理 必修第一冊(cè)21實(shí)驗(yàn)：探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律

第一節(jié)探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律自主預(yù)習(xí)重點(diǎn)探究課堂小結(jié)隨堂訓(xùn)練必修一2022【學(xué)習(xí)目標(biāo)】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v－t圖象處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并由圖象計(jì)算小車(chē)的加速度和判斷小車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況.1自主預(yù)習(xí)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.進(jìn)一步練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及利用紙帶求瞬時(shí)速度。2.探究小車(chē)速度隨時(shí)間的變化規(guī)律。3.會(huì)用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。二、實(shí)驗(yàn)原理三、實(shí)驗(yàn)器材電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(或電火花計(jì)時(shí)器)、復(fù)寫(xiě)紙、導(dǎo)線、一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板、小車(chē)、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、交流電源。四、實(shí)驗(yàn)步驟1.如圖所示，把附有定滑輪的長(zhǎng)木板放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使定滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上沒(méi)有滑輪的一端，連接好電路。2.把一條細(xì)繩拴在小車(chē)上，使細(xì)繩跨過(guò)滑輪，下邊掛上鉤碼，把紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并把紙帶的一端固定在小車(chē)的后面。3.把小車(chē)停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，接通電源后，釋放小車(chē)，讓小車(chē)拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列小點(diǎn)，關(guān)閉電源。4.換上新的紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次。5.增減所掛鉤碼的個(gè)數(shù)，按以上步驟再做兩次實(shí)驗(yàn)。五、數(shù)據(jù)處理1.瞬時(shí)速度的計(jì)算 (1)從幾條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶，舍掉開(kāi)始一些比較密集的點(diǎn)，在后面便于測(cè)量的地方找一個(gè)點(diǎn)，作為計(jì)數(shù)始點(diǎn)，以后依次每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，并標(biāo)明0、1、2、3、4…如圖所示。(2)依次測(cè)出01、02、03、04…的距離x1、x2、x3、x4…，填入表中。位置123456長(zhǎng)度x1x2x3x4x5x6

各段長(zhǎng)度0～21～32～43～54～6

時(shí)間間隔

v/(m·s－1)

2.作出小車(chē)運(yùn)動(dòng)的v－t圖象(1)定標(biāo)度、描點(diǎn)：坐標(biāo)軸的標(biāo)度選取要合理，應(yīng)使圖象大致分布在坐標(biāo)平面中央。描點(diǎn)時(shí)要用平行于兩坐標(biāo)軸的虛線標(biāo)明該點(diǎn)的位置坐標(biāo)。(所描的點(diǎn)一般用“·”標(biāo)明)(2)連線：畫(huà)一條直線，讓這條直線通過(guò)盡可能多的點(diǎn)，不在線上的點(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。六、誤差分析

產(chǎn)生原因減小方法偶然誤差根據(jù)紙帶測(cè)量的位移有誤差測(cè)量各計(jì)數(shù)點(diǎn)到起始點(diǎn)的距離而不是直接測(cè)量相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離系統(tǒng)誤差作v－t圖象不準(zhǔn)確有誤差實(shí)驗(yàn)中作圖時(shí)應(yīng)選取合適的坐標(biāo)單位木板的粗糙程度不完全相同盡量選粗糙程度均勻的木板七、注意事項(xiàng)1.開(kāi)始釋放小車(chē)時(shí)，應(yīng)使小車(chē)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。2.先接通電源，等打點(diǎn)穩(wěn)定后，再釋放小車(chē)。3.打點(diǎn)完畢，應(yīng)立即斷開(kāi)電源。4.要防止鉤碼落地，避免小車(chē)跟滑輪相碰，在小車(chē)到達(dá)滑輪前及時(shí)用手按住。5.牽引小車(chē)的鉤碼個(gè)數(shù)要適當(dāng)，以免加速度過(guò)大而使紙帶上的點(diǎn)太少，或者加速度太小，而使各段位移差別不大，誤差增大。6.要區(qū)分打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的計(jì)時(shí)點(diǎn)和人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)，一般在紙帶上每隔四個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，即時(shí)間間隔t＝0.1s。7.在坐標(biāo)紙上畫(huà)v－t圖象時(shí)，注意坐標(biāo)軸單位長(zhǎng)度的選取，應(yīng)使圖象盡量分布在較大的坐標(biāo)平面內(nèi)。2知識(shí)點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理與操作例1.在“探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，(1)下列給出的器材中，有一部分已經(jīng)選好了，請(qǐng)選出還需要的器材.A.電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器B.天平C.低壓交流電源D.低壓直流電源E.細(xì)繩和紙帶F.鉤碼和小車(chē)G.秒表H.一端有滑輪的長(zhǎng)木板Ι.刻度尺選出的器材有AEFH，還需要____.CI解析：在本實(shí)驗(yàn)中，不需要測(cè)量小車(chē)和鉤碼的質(zhì)量，因此不需要天平，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是低壓交流電源，因此不需要低壓直流電源，同時(shí)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄了小車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)間，因此不需要秒表.測(cè)量點(diǎn)跡間的距離需要刻度尺，所以還需要的器材是：C、I.(2)某同學(xué)按照以下步驟進(jìn)行操作：A.換上紙帶重復(fù)做三次，選擇一條較為理想的紙帶；B.將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上沒(méi)有滑輪的一端，接上所需電源；C.把小車(chē)停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的地方，先放開(kāi)小車(chē)，再啟動(dòng)計(jì)時(shí)器；D.斷開(kāi)電源，取下紙帶；E.把一條細(xì)繩拴在小車(chē)前端，繩跨過(guò)滑輪掛上鉤碼，把紙帶固定在小車(chē)后端并讓紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器.以上步驟有錯(cuò)誤的是____(填步驟前的字母)，應(yīng)更正為_(kāi)________________________；步驟合理的順序是________(填步驟前的字母).C先啟動(dòng)計(jì)時(shí)器，再放開(kāi)小車(chē)BECDA解析：以上步驟有錯(cuò)誤的是C，應(yīng)先啟動(dòng)計(jì)時(shí)器，再放開(kāi)小車(chē).根據(jù)組裝器材、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)處理的順序知，操作步驟順序?yàn)椋築ECDA.例2.在用電火花計(jì)時(shí)器“探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，圖甲是一次記錄小車(chē)運(yùn)動(dòng)情況的紙帶，圖中A、B、C、D、E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(huà)出(電源頻率為50Hz)．2知識(shí)點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理(1)根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)有關(guān)公式可求得vB＝1.38m/s，vC＝________m/s，vD＝3.90m/s(保留三位有效數(shù)字)．(2)利用求得的數(shù)值在圖乙所示坐標(biāo)紙上作出小車(chē)的v-t

圖象(從打A點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí))，利用紙帶上的數(shù)據(jù)求出小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度a＝________m/s2(保留三位有效數(shù)字)．(3)將圖線延長(zhǎng)與縱軸相交，交點(diǎn)的縱坐標(biāo)是0.12m/s，此交點(diǎn)的物理意義是_________________________．由紙帶求加速度的方法如圖所示的紙帶各計(jì)數(shù)點(diǎn)1、2、3、4、5、…所對(duì)應(yīng)的速度分別是v1、v2、v3、v4、v5、…，T為計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔。(1)圖象法由多組數(shù)據(jù)描繪出v－t圖象，v－t圖象中直線的斜