探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律-2024-2025學(xué)年高一物理必修第一冊(人教版)配套課件

第1節(jié)實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律第二章勻變速直線運(yùn)動的研究1．通過實(shí)驗(yàn)探究物體運(yùn)動的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律，提升實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、處理信息、做出解釋等科學(xué)探究方面的能力。2．描繪物體運(yùn)動的v-t圖像，并通過對擬合成的圖線觀察、思考，找出物體速度變化的規(guī)律。3．經(jīng)歷探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律，體會研究直線運(yùn)動的一般思路。實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)必備知識·自主預(yù)習(xí)儲備類型一實(shí)驗(yàn)原理與操作【典例1】在“探究小車速度隨時(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．低壓交變電源D．低壓直流電源E．細(xì)繩和紙帶F．槽碼和小車G．秒表H．一端有滑輪的長鋁板I．刻度尺選出的器材有AEFH，還需要________。探究重構(gòu)·關(guān)鍵能力達(dá)成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．將電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長鋁板上沒有滑輪的一端，接上電源；C．把小車停在靠近電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的地方，先放開小車，再啟動電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；D．?dāng)嚅_電源，取下紙帶；E．把一條細(xì)繩拴在小車前端，繩跨過滑輪掛上槽碼，把紙帶固定在小車后端并讓紙帶穿過電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。以上步驟有錯誤的是_____(填步驟前的字母)，應(yīng)更正為_______________________________________；步驟合理的順序是________(填步驟前的字母)。C先啟動電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，再放開小車BECDA[解析]

(1)在本實(shí)驗(yàn)中，不需要測量小車和槽碼的質(zhì)量，因此不需要天平，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是低壓交變電源，因此不需要直流電源，同時(shí)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄了小車的運(yùn)動時(shí)間，因此不需要秒表，測量點(diǎn)跡間的距離需要刻度尺，所以還需要的器材是：C、I。(2)以上步驟有錯誤的是C，應(yīng)先啟動電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，再放開小車；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。類型二數(shù)據(jù)處理與分析【典例2】

(1)在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中某同學(xué)得到如圖甲所示的一條清晰紙帶，紙帶上兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒有畫出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔

T＝0.02s，則相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為_______s。其中x1＝7.05cm，x2＝7.68cm，x3＝8.33cm，x4＝8.95cm，x5＝9.61cm，x6＝10.26cm。

0.10如下表列出了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下B、C、E、F時(shí)小車的瞬時(shí)速度，請?jiān)诒碇刑钊氪螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器打下D點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度。

位置BCDEF速度/(m·s-1)0.7370.801

0.9280.994(2)以A點(diǎn)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，在圖乙所示坐標(biāo)系中作出小車的速度－時(shí)間關(guān)系圖線。0.864見解析圖(3)計(jì)算出的小車的加速度a＝

_____________________m/s2。0.64(0.63～0.65均可)

(2)小車的速度－時(shí)間關(guān)系圖線如圖所示。

方法技巧

圖像法處理數(shù)據(jù)時(shí)的兩點(diǎn)注意(1)作圖時(shí)，畫一條直線，要讓盡可能多的點(diǎn)分布在直線上，不在線上的點(diǎn)均勻分布在直線兩側(cè)，離線較遠(yuǎn)的點(diǎn)刪去，注意不可用折線連接。(2)利用v-t圖像求加速度時(shí)，應(yīng)選用直線上相距較遠(yuǎn)的兩個(gè)點(diǎn)來求直線的斜率，即加速度。不能采用量出直線的傾斜角，然后求出其正切值的方法來計(jì)算加速度，因?yàn)樵搩A斜角還與坐標(biāo)軸的標(biāo)度有關(guān)。類型三創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)【典例3】如圖甲所示是在高速公路上用超聲波測速儀測量車速的示意圖。

1．實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新思路：測速儀發(fā)出并接收超聲波脈沖信號，根據(jù)發(fā)出和接收到的信號間的時(shí)間差，測出被測物體的速度。2．實(shí)驗(yàn)步驟(1)測速儀發(fā)出的超聲波信號，圖乙中P1、P2是測速儀發(fā)出的超聲波信號。(2)由汽車反射回來的信號，n1、n2分別是P1、P2反射回來的信號。(3)測出P1、P2之間的時(shí)間間隔Δt＝1.0s，已知超聲波在空氣中傳播的速度是v＝340m/s，若汽車是勻速行駛的。3．?dāng)?shù)據(jù)分析：根據(jù)圖乙可知，汽車在接收到P1、P2兩個(gè)信號之間的時(shí)間內(nèi)前進(jìn)的距離是_____m，汽車的速度是______m/s。1717.9

1．(2023·浙江1月選考)在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。應(yīng)用遷移·隨堂評估自測243題號1(1)需要的實(shí)驗(yàn)操作有________(多選)。A．調(diào)節(jié)滑輪使細(xì)線與軌道平行B．傾斜軌道以平衡阻力C．小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器靜止釋放D．先接通電源再釋放小車234題號1ACD(2)經(jīng)正確操作后打出一條紙帶，截取其中一段如圖乙所示。選取連續(xù)打出的點(diǎn)0、1、2、3、4為計(jì)數(shù)點(diǎn)，則計(jì)數(shù)點(diǎn)1的讀數(shù)為________cm。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電源的頻率為50Hz，則打計(jì)數(shù)點(diǎn)2時(shí)小車的速度大小為________m/s(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。234題號12.751.46

234題號12．小明同學(xué)按如圖所示裝置做“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)。234題號1(1)釋放小車時(shí)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，指出該裝置或操作中錯誤的是________。A．電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在直流電源上了B．小車質(zhì)量沒有遠(yuǎn)大于槽碼質(zhì)量C．小車離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器過遠(yuǎn)(2)如圖乙為改正裝置后打下的一條紙帶的中間部分，A、B、C、D為其中連續(xù)打出的四個(gè)點(diǎn)(已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)時(shí)間間隔T＝0.02s)。由于操作不慎，C點(diǎn)模糊了，小明仍用此紙帶來研究。從圖上可以讀得A點(diǎn)在刻度尺上位置的讀數(shù)為________cm，在打下C點(diǎn)時(shí)小車的速度最接近于______m/s(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。234題號1AC3.001.40

234題號13．在用電火花計(jì)時(shí)器“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，圖甲是一次記錄小車運(yùn)動情況的紙帶，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)未畫出。(電源頻率為50Hz)。234題號1(1)根據(jù)運(yùn)動學(xué)有關(guān)公式可求得vB＝1.38m/s，vC＝________m/s，vD＝3.90m/s。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)(2)利用求得的數(shù)值在圖乙所示坐標(biāo)紙上作出小車的v-t圖像(從打A點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí))。利用紙帶上的數(shù)據(jù)求出小車運(yùn)動的加速度大小a＝________m/s2。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)(3)將圖線延長與縱軸相交，交點(diǎn)的縱坐標(biāo)是0.12m/s，此交點(diǎn)的物理意義是____________________________________________。234題號12.64見解析圖12.6從A點(diǎn)開始計(jì)時(shí)時(shí)，小車的速度大小為0.12m/s

234題號1

4．(2022·全國乙卷節(jié)選)用雷達(dá)探測一高速飛行器的位置。從某時(shí)刻(t＝0)開始的一段時(shí)間內(nèi)，該飛行器可視為沿直線運(yùn)動，每隔1s測量一次其位置，坐標(biāo)為x，結(jié)果如下表所示：243題號1t/s0123456x/m050710941759250533294233回答下列問題：(1)當(dāng)x＝507m時(shí)，該飛行器速度的大小v＝______m/s。(2)這段時(shí)間內(nèi)該飛行器加速度的大小a＝______m/s2(保留2位有效數(shù)字)。54779[解析]

(1)將表格中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化如圖，則x1＝507m，x2＝587m，x3＝665m，x4＝746m，x5＝