新教材人教版高中物理必修第一冊-實驗探究小車速度隨時間變化的規(guī)律-2022新高考一輪復(fù)習(xí)課件

1、實驗1探究小車速度隨時間變化的規(guī)律實驗1探究小車速度隨時間變化的規(guī)律一、實驗?zāi)康?.練習(xí)使用打點計時器,學(xué)會通過紙帶上的點研究物體的運動情況。2.會利用紙帶求勻變速直線運動的速度、加速度。3.利用打點紙帶探究小車速度隨時間變化的規(guī)律,并能畫出小車運動的v-t圖像,根據(jù)圖像求加速度。二、實驗器材電火花計時器(或電磁打點計時器)、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、電源、復(fù)寫紙片。一、實驗?zāi)康娜?、實驗原?.打點計時器原理三、實驗原理2.勻變速直線運動的分析(1)利用紙帶判斷物體是否做勻變速直線運動的方法。沿直線運動的物體在連續(xù)相等時間內(nèi)的位移分別為x1,x2,x3,x4,

2、xn,若x=x2-x1=x3-x2=x4-x3=xn-xn-1,則說明物體做勻變速直線運動。(2)速度的求解方法。2.勻變速直線運動的分析新教材人教版高中物理必修第一冊-實驗探究小車速度隨時間變化的規(guī)律-2022新高考一輪復(fù)習(xí)課件四、實驗步驟1.把附有滑輪的長木板放在實驗桌上,并使有滑輪的一端伸出桌面,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。四、實驗步驟2.把一條細(xì)繩拴在小車上,細(xì)繩繞過滑輪,下邊掛上合適的鉤碼,將紙帶穿過打點計時器,固定在小車的后面。實驗裝置如圖所示,放手后,看小車能否在木板上平穩(wěn)地加速滑行。3.把小車停在靠近打點計時器處,先接通電源,后放開小車,讓小車拖著紙帶

3、運動,打點計時器就在紙帶上打下一系列的點。換上新紙帶,重復(fù)三次。2.把一條細(xì)繩拴在小車上,細(xì)繩繞過滑輪,下邊掛上合適的鉤碼,五、數(shù)據(jù)處理1.由實驗數(shù)據(jù)得出v-t圖像(1)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點,以后依次每五個點取一個計數(shù)點,確定好計數(shù)開始點,并標(biāo)明0、1、2、3、4、,測量各計數(shù)點到0點的距離x,并填入表中。五、數(shù)據(jù)處理(2)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小車在各計數(shù)點1、2、3、4、的瞬時速度,填入上面的表格中。(3)根據(jù)表格中的v、t數(shù)據(jù),在直角坐標(biāo)系中描點。(4)根據(jù)描點作一條直線,使盡量

4、多的點落到這條直線上,落不到直線上的各點盡可能均勻分布在直線的兩側(cè),如圖所示。(2)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2.由實驗得出的v-t圖像分析小車運動的速度隨時間變化的規(guī)律(1)若小車運動的v-t圖像是一條傾斜的直線,如圖所示,當(dāng)時間增加相同的值t,速度也會增加相同的值v時,可以得出結(jié)論:小車的速度隨時間均勻變化。(2)既然小車的v-t圖像是一條傾斜的直線,那么v隨t變化的函數(shù)關(guān)系式為v=kt+b,所以小車的速度隨時間均勻變化。2.由實驗得出的v-t圖像分析小車運動的速度隨時間變化的規(guī)律六、注意事項1.平行:紙帶、細(xì)繩要和長木板平行。2.靠近:釋放小車前,應(yīng)使小車停在

5、靠近打點計時器的位置。3.先后順序:實驗時應(yīng)先接通電源,后釋放小車;一次實驗結(jié)束時先斷開電源,后取下紙帶。4.防止碰撞:在到達(dá)長木板末端前應(yīng)讓小車停止運動,防止鉤碼落地和小車與滑輪碰撞。5.減小誤差:細(xì)繩的另一端掛的鉤碼個數(shù)要適當(dāng),避免速度過大而使紙帶上打的點太少,或者速度太小使紙帶上打的點過于密集。6.紙帶選取:選擇一條點跡清晰的紙帶,舍棄點密集部分,適當(dāng)選取計數(shù)點。六、注意事項7.準(zhǔn)確作圖:在坐標(biāo)紙上,縱、橫軸選取合適的單位(避免所描點過密或過疏,而導(dǎo)致誤差過大),仔細(xì)描點連線,不能連成折線,應(yīng)作一條平滑曲線,讓盡量多的點落到這條曲線上,落不到曲線上的各點應(yīng)均勻分布在曲線的兩側(cè)。7.準(zhǔn)確作

6、圖:在坐標(biāo)紙上,縱、橫軸選取合適的單位(避免所描點七、誤差分析1.紙帶運動時摩擦不均勻,打點不穩(wěn)定引起誤差。所以安裝時紙帶、細(xì)繩要與長木板平行,同時選擇符合要求的交變電源的電壓及頻率。2.測量紙帶誤差,為減小誤差,舍棄點密集部分,適當(dāng)選取計數(shù)點。3.紙帶上計數(shù)點間距測量有偶然誤差,故要多測幾組數(shù)據(jù),以盡量減小誤差。4.用作圖法作出的v-t圖像不是一條直線。為此在坐標(biāo)紙上描點時,縱、橫軸選取合適的單位,描點連線時,不能連成折線,讓各點盡量落到曲線上,落不到曲線上的各點應(yīng)均勻分布在曲線的兩側(cè)。七、誤差分析能力形成點1實驗原理與操作【例1】 某同學(xué)用如圖甲所示的實驗裝置研究勻變速直線運動。能力形成點

7、1實驗原理與操作【例1】 某同學(xué)用如圖甲所示的實驗實驗步驟如下:A.安裝好實驗器材。B.讓小車拖著紙帶運動,打點計時器在紙帶上打下一系列點。重復(fù)幾次,選出一條點跡比較清晰的紙帶,從便于測量的點開始,每五個點取一個計數(shù)點,如圖乙中a、b、c、d等點。C.測出x1,x2,x3,結(jié)合上述實驗步驟,回答下列問題:實驗步驟如下:(1)實驗中,除打點計時器(含紙帶、復(fù)寫紙)、小車、一端附有滑輪的長木板、細(xì)繩、鉤碼、導(dǎo)線及開關(guān)外,在下列器材中,必須使用的有_ (填選項代號)。A.電壓合適的50 Hz交變電源B.電壓可調(diào)的直流電源C.停表D.刻度尺E.天平F.重錘G.彈簧測力計H.滑動變阻器(2)如果小車做勻

8、加速直線運動,所得紙帶如圖乙所示,則x1、x2、x3的關(guān)系是_。已知打點計時器打點的時間間隔是T,則打c點時小車的速度大小是_。解析:(2)因小車做勻加速直線運動,所以x3-x2=x2-x1。c點時刻是bd段時間的中間時刻,則c點的瞬時速度等于該段的平均速度,即 。AD x3-x2=x2-x1(或2x2=x1+x3) (1)實驗中,除打點計時器(含紙帶、復(fù)寫紙)、小車、一端附有特別提醒1.計時點和計數(shù)點(1)計時點和計數(shù)點的比較。計時點是打點計時器打在紙帶上的實際點,如果所用電源頻率為50 Hz,則兩相鄰計時點間的時間間隔為0.02 s;計數(shù)點是人們根據(jù)需要按一定的個數(shù)選擇的點,兩個相鄰計數(shù)點

9、間的時間間隔由選擇的點的個數(shù)而定,如每5個點取一個計數(shù)點和每隔4個點取一個計數(shù)點,時間間隔都是0.1 s。(2)紙帶上相鄰的兩點的時間間隔均相同,速度越大,紙帶上的計數(shù)點越稀疏。2.紙帶上點的意義(1)反映和紙帶相連的物體在不同時刻的位置。(2)通過研究紙帶上各點之間的距離,可以判斷物體的運動情況。(3)可以利用紙帶上打出的點來確定計數(shù)點間的時間間隔。特別提醒1.計時點和計數(shù)點能力形成點2實驗數(shù)據(jù)處理與誤差分析【例2】 在做研究勻變速直線運動的實驗時,某同學(xué)得到一條用電火花計時器打下的紙帶如圖所示,并在其上取了A、B、C、D、E、F、G共7個計數(shù)點,每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點圖中沒有畫出,電

10、火花計時器接220 V、50 Hz交變電源。他經(jīng)過測量并計算得到電火花計時器在打B、C、D、E、F各點時物體的瞬時速度,見下表。甲 能力形成點2實驗數(shù)據(jù)處理與誤差分析【例2】 在做研究勻變速直(1)設(shè)電火花計時器打點的周期為T,計算vF的式子為vF=_。(2)根據(jù)(1)中得到的數(shù)據(jù),以A點對應(yīng)的時刻為t=0,試在如圖所示坐標(biāo)系中合理地選擇標(biāo)度,作出v-t圖像。見解析圖 (1)設(shè)電火花計時器打點的周期為T,計算vF的式子為vF=_(3)利用該圖像求得物體的加速度a=_ m/s2(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。(4)如果當(dāng)時電網(wǎng)中交變電流的電壓變成210 V,而做實驗的同學(xué)并不知道,那么加速度的測量值將

11、_(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。0.40 不變 (3)利用該圖像求得物體的加速度a=_解析:(1)勻變速直線運動中,時間中點的瞬時速度等于該過程中的平均速度,電火花計時器打點的周期為T,所以從E點到G點時間為10T,有 。(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù),利用描點法作出圖像如圖所示。解析:(1)勻變速直線運動中,時間中點的瞬時速度等于該過程中(3)圖像斜率大小等于加速度大小,故 (4)打點計時器的打點頻率與交變電源的頻率相同,電源電壓降低不改變打點計時器的打點周期,所以測量結(jié)果不受影響。規(guī)律總結(jié)1.運動性質(zhì)的判斷:看相鄰計數(shù)點間的距離特點。2.瞬時速度的求解采用平均速度法求某一點的瞬時速度。3.加速度

12、的求解v-t圖像法;推論法(x=aT2);逐差法。(3)圖像斜率大小等于加速度大小,故 (4)打點計時器的打點能力形成點3實驗探究拓展1.實驗情景拓展 能力形成點3實驗探究拓展1.實驗情景拓展 新教材人教版高中物理必修第一冊-實驗探究小車速度隨時間變化的規(guī)律-2022新高考一輪復(fù)習(xí)課件3.借助傳感器與計算機測速度新教材新實驗實驗原理。(1)根據(jù)計算機接收到紅外線和超聲波的時間差來計算發(fā)射器到接收器之間的距離。(2)根據(jù)兩次測量發(fā)射器的位置,測得位移差x。(3)根據(jù)公式 求平均速度。3.借助傳感器與計算機測速度新教材新實驗實驗操作。(1)傳感器系統(tǒng)由A、B兩個小盒子組成,A盒裝有紅外線發(fā)射器和超

13、聲波發(fā)射器,B盒裝有紅外線接收器和超聲波接收器。A盒固定在被測的運動物體上,B盒固定在桌面或滑軌上。(2)A向右運動,A向B同時發(fā)射一個紅外線脈沖和一個超聲波脈沖(持續(xù)時間很短的一束紅外線和一束超聲波),從B收到紅外線脈沖開始計時,B收到超聲波脈沖時停止計時,設(shè)記錄的時間為t1。實驗操作。(3)經(jīng)過短暫的時間t后,A向B再次發(fā)射一個紅外線脈沖和一個超聲波脈沖,從B收到紅外線脈沖開始計時,B收到超聲波脈沖停止計時,設(shè)記錄的時間為t2。(3)經(jīng)過短暫的時間t后,A向B再次發(fā)射一個紅外線脈沖和一【例3】 借助運動傳感器,可用計算機測出物體運動的速度。如圖所示,傳感器系統(tǒng)由兩個小盒子A、B組成,A盒裝

14、有紅外線發(fā)射器和超聲波發(fā)射器,它裝在被測物體上,每隔0.3 s可同時發(fā)射一個紅外線脈沖和一個超聲波脈沖;B盒裝有紅外線接收器和超聲波接收器,B盒收到紅外線脈沖時開始計時(紅外線的傳播時間可以忽略不計),收到超聲波脈沖時停止計時。在某次測量中,B盒記錄到的連續(xù)兩個超聲波脈沖傳播的時間分別為0.15 s和0.155 s,聲速取340 m/s。(1)簡要分析:A盒運動方向是背離B盒還是靠近B盒?(2)該物體運動的速度為多少?【例3】 借助運動傳感器,可用計算機測出物體運動的速度。如圖解析:(1)B盒記錄到的連續(xù)兩個超聲波脈沖傳播的時間分別為0.15 s和0.155 s,時間變長,因此兩物體距離變遠(yuǎn),

15、s變大,故A盒運動方向是背離B盒。(2)由運動學(xué)公式s=vt,得s1=vt1=3400.15 m=51 m,s2=vt2=3400.155 m=52.7 m答案:(1)A盒運動方向是背離B盒(2)5.7 m/s解析:(1)B盒記錄到的連續(xù)兩個超聲波脈沖傳播的時間分別為0【例4】 某同學(xué)研究在固定斜面上運動物體的平均速度、瞬時速度和加速度之間的關(guān)系。使用的器材有斜面、滑塊、長度不同的矩形擋光片、數(shù)字計時器?！纠?】 某同學(xué)研究在固定斜面上運動物體的平均速度、瞬時速度實驗步驟如下:如圖甲所示,將光電門固定在斜面下端附近,將一擋光片安裝在滑塊上,記下?lián)豕馄岸讼鄬τ谛泵娴奈恢?令滑塊從斜面上方由靜止開始下滑。當(dāng)滑塊上的擋光片經(jīng)過光電門時,用數(shù)字計時器測得光線被擋光片遮住的時間t。用s表示擋光片沿運動方向的長度(如圖乙所示),v表示滑塊在擋光片遮住光線的t時間內(nèi)的平均速度大小,求出v。將另一擋