實(shí)驗(yàn)探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律（課件）-高一物理系列

第二章勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究2.1實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律人教版必修第一冊(cè)大單元

教學(xué)目標(biāo)(1)通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究物體運(yùn)動(dòng)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。為建構(gòu)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的模型奠定基礎(chǔ)。(2)描繪物體運(yùn)動(dòng)的v-t圖像，并通過(guò)對(duì)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(huì)研究直線運(yùn)動(dòng)的一般思路。(4)學(xué)習(xí)借助計(jì)算機(jī)數(shù)表軟件繪制v-t圖像，并選擇適當(dāng)?shù)暮瘮?shù)擬合數(shù)據(jù)，得到物體速度隨

時(shí)間變化的規(guī)律?！窘虒W(xué)目標(biāo)】1.

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）利用打點(diǎn)紙帶研究小車的運(yùn)動(dòng)情況，分析小車的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律。（2）用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。大單元

知識(shí)解讀知識(shí)點(diǎn)一、探究小車速度隨時(shí)間變化規(guī)律實(shí)驗(yàn)大單元

知識(shí)解讀知識(shí)點(diǎn)一、探究小車速度隨時(shí)間變化規(guī)律實(shí)驗(yàn)

3.

實(shí)驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、學(xué)生電源、復(fù)寫紙、紙帶、導(dǎo)線、一端帶有滑輪的長(zhǎng)木板、小車、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、坐標(biāo)紙。4.

實(shí)驗(yàn)步驟（1）如圖所示，把附有滑輪的長(zhǎng)木板放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面，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。大單元

知識(shí)解讀知識(shí)點(diǎn)一、探究小車速度隨時(shí)間變化規(guī)律實(shí)驗(yàn)（2）把一條細(xì)繩拴在小車上，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的后面。（3）把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，先接通電源，后釋放小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列小點(diǎn)。（4）換上新的紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次。（5）增減所掛鉤碼，按以上步驟再做兩次實(shí)驗(yàn)。。大單元

知識(shí)解讀知識(shí)點(diǎn)一、探究小車速度隨時(shí)間變化規(guī)律實(shí)驗(yàn)5.注意事項(xiàng)（1）開(kāi)始釋放小車時(shí)，應(yīng)使小車靠近打點(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；（3）取下紙帶前，先斷開(kāi)電源；（4）要防止鉤碼落地，避免小車跟滑輪相碰，當(dāng)小車到達(dá)滑輪前及時(shí)用手按??；（5）牽引小車的鉤碼個(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，使誤差增大。大單元

知識(shí)解讀知識(shí)點(diǎn)一、探究小車速度隨時(shí)間變化規(guī)律實(shí)驗(yàn)（1）常見(jiàn)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(shuō)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(shuō)明紙帶運(yùn)動(dòng)的速度越大（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

?！镜淅?】某一學(xué)習(xí)小組的同學(xué)想通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的點(diǎn)跡來(lái)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。大單元

知識(shí)解讀典例引領(lǐng)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器交流B刻度尺（1）甲組同學(xué)從實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)領(lǐng)取了以下器材∶一端裝有定滑輪的長(zhǎng)木板、小車、紙帶、鉤碼、輕細(xì)繩、6V交流電源。為了完成本實(shí)驗(yàn)，還須從圖中選取部分實(shí)驗(yàn)器材，其名稱分別為

、

。（2）乙組同學(xué)另外從實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)取了一套器材他們所選用的計(jì)時(shí)器為電火花計(jì)時(shí)器，使用電火花計(jì)時(shí)器時(shí)的基本步驟如下∶A

．當(dāng)紙帶完全通過(guò)電火花計(jì)時(shí)器后，及時(shí)關(guān)閉電火花計(jì)時(shí)器；B

．將電火花計(jì)時(shí)器插頭插入相應(yīng)的電源插座；C

．把計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上，將紙帶從墨粉紙盤下面穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；D

．接通開(kāi)關(guān)，聽(tīng)到放電聲，立即拖動(dòng)紙帶。上述步驟正確的順序是

（按順序填寫步驟前的字母）。[變式]兩實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)分別做“探究小車的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”

的實(shí)驗(yàn)。大單元

知識(shí)解讀即時(shí)檢測(cè)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器CBDA刻度尺（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。大單元

知識(shí)解讀知識(shí)點(diǎn)二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理大單元

知識(shí)解讀位置123456長(zhǎng)度x

1x2x3x4x5x6各段長(zhǎng)度0～21～32～43～54～6時(shí)間間隔v/(m

·

s－1)

知識(shí)點(diǎn)二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

大單元

知識(shí)解讀知識(shí)點(diǎn)二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理2

．圖象法3.

注意事項(xiàng)（1）選取一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，適當(dāng)舍棄點(diǎn)密集的部分，適當(dāng)選取計(jì)數(shù)點(diǎn)(注意計(jì)數(shù)點(diǎn)與計(jì)時(shí)點(diǎn)的區(qū)別)

，弄清楚所選的時(shí)間間隔T等于多少秒。（2）不要逐次測(cè)量各段距離，應(yīng)盡可能地一次測(cè)量完畢。大單元

知識(shí)解讀知識(shí)點(diǎn)二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理（3）在坐標(biāo)紙上畫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)。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)誤差木板的粗糙程度不完全相同盡量選用粗糙程度均勻的木板4.

誤差分析大單元

知識(shí)解讀知識(shí)點(diǎn)二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理【典例2】在“探究小車速度隨時(shí)間變化規(guī)律”

的實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源的頻率為50Hz，記錄小車運(yùn)動(dòng)的紙帶如圖所示,

在紙帶上選擇6個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A

、B

、C、D

、E、F，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出，各點(diǎn)到Acm、

cm、

9.00cm、

14.00cm、

。大單元

知識(shí)解讀典例引領(lǐng)（1）根據(jù)學(xué)過(guò)的知識(shí)可以求出小車在B點(diǎn)的速度為vB=

m/s．

CE

間的平均速度為

m/s；（保留2位有效數(shù)字）0.45解析：（2）

以打A點(diǎn)時(shí)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，建立v-

t

坐標(biāo)系如下圖所示．請(qǐng)?jiān)趫D中作出小車運(yùn)動(dòng)的速度與時(shí)間的關(guān)系圖線

；（3）根據(jù)圖線可得小車運(yùn)動(dòng)的加速度為

m/s2

。（保留2位有效數(shù)字）大單元

知識(shí)解讀典例引領(lǐng)（2）同理：可求vc、vD、vE，并在v-t圖像，描出各點(diǎn)坐標(biāo)并做出圖線(3)在v-t圖像中，圖線的斜率表示加速度，可得（1）試根據(jù)紙帶上各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，計(jì)算出打下B

、C、D三個(gè)點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度，則vB=

m/s，vc=，vD

。（保留三位有效數(shù)字）（2）

以打A點(diǎn)的時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，在圖所示的坐標(biāo)系中作出小車的v-

t

圖線。（3）將圖線延長(zhǎng)與縱軸相交，此交點(diǎn)縱坐標(biāo)的物理意義是

。[變式]在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”

的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)使用頻率為50Hz

的交流電，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄了被小車拖動(dòng)的紙帶的運(yùn)動(dòng)情況，在紙帶上確定出A

、B

、C、D

、E共五個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)。測(cè)得計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示，每?jī)蓚€(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)

點(diǎn)未畫出。大單元

重難點(diǎn)拓展即時(shí)檢測(cè)解析：打A點(diǎn)的速度（1）計(jì)算B點(diǎn)的瞬時(shí)速度大小vB

=

m/s

；vD

=

m/s；（2）計(jì)算小車的加速度大小a

=

m/s2

?！镜淅?】如圖所示為一次用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄小車勻變速直線運(yùn)動(dòng)情況的紙帶，計(jì)時(shí)器的工作電壓的頻率是50Hz

，圖中A

、B

、C、D

、E為相鄰的記數(shù)點(diǎn)，相鄰記數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)未畫出。（計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）典例引領(lǐng)大單元

重難點(diǎn)拓展題型一：利用打點(diǎn)紙帶研究物體的運(yùn)動(dòng)【變式】下圖是某同學(xué)在做勻變速直線運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中獲得的一條紙帶。（1）

已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50Hz

，則紙帶上打相鄰兩點(diǎn)的時(shí)間間隔為

s，（2）ABCD是紙帶上四個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，每?jī)蓚€(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫出。從圖中讀出A

、B兩點(diǎn)間距s

=

m

，A

、B兩點(diǎn)間的

時(shí)間間隔為_(kāi)___s

；C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度是

m/s（計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字），加速度_________為m/s2。大單元

重難點(diǎn)拓展即使檢測(cè)（1）小球從1位置到6位置的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中經(jīng)過(guò)各位置的速度分別為v1=0

，v2m

/s，v3

=

m

/s

，

v4=0.

18m/s，v5=

m

/

s

。（2）在圖乙所示的坐標(biāo)紙上作出小球的速度—

時(shí)間圖像（保留描點(diǎn)痕跡）；（3）根據(jù)圖像可求出加速度a

=

m

/

s2。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）大單元

重難點(diǎn)拓展題型二：研究物體運(yùn)動(dòng)方法的創(chuàng)新0.240.12大單元

重難點(diǎn)拓展即使檢測(cè)（1）根據(jù)記錄各位置間的距離，計(jì)算在1、2、3、4、5位置時(shí)小球的瞬時(shí)速度的大小，將表格補(bǔ)全。位置12345m/s00.06

0.18解析：（3）根據(jù)你所畫的v-t

圖像求出小球的加速度為

m/s2。（2）根據(jù)各位置的瞬時(shí)速度，在下圖中畫出小球的v-t

圖像。大單元

重難點(diǎn)拓展根據(jù)v-t圖像可得解析：【典例5】光電計(jì)時(shí)器是一種常用計(jì)時(shí)儀器，其結(jié)構(gòu)如圖甲所示。a

、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置，當(dāng)有滑塊從a

、b

間通過(guò)時(shí)，光電計(jì)時(shí)器就可以顯示出物體的擋光時(shí)間?，F(xiàn)有某滑塊在斜面上滑行，先后兩次通過(guò)光電門1和2，計(jì)時(shí)器顯示的擋光時(shí)

間分別是t1=5×10

2s

、t2=3×10

2

s

，從光電門1到光電門2所經(jīng)歷的總時(shí)間t=0.

15s

，用分度值為1mm

的刻度尺測(cè)量小滑塊的長(zhǎng)度

d，示數(shù)如圖乙所示。（1）讀出滑塊的長(zhǎng)度d為

cm

；（2）滑塊通過(guò)光電門的速度v1、v2

分別為

m

/s

、

m

/s；（3）滑塊的加速度大小為

。（計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù)）角度2：利用光電門研究物體的運(yùn)動(dòng)大單元

重難點(diǎn)拓展典例引領(lǐng)大單元

重難點(diǎn)拓展（1）由題圖可知典例引領(lǐng)解析：（2）通過(guò)光電門1的速度

通過(guò)光電門2的速度（3）滑塊的加速度【答案】2[變式]為了測(cè)定氣墊導(dǎo)軌上滑塊的加速度，滑塊上安裝了寬度為dcm的遮光板，如圖所示，滑塊在牽引力作用下勻加速先后通過(guò)兩個(gè)光電門，配套的數(shù)字毫秒計(jì)記錄了遮光板通過(guò)光電門1的時(shí)間為Δt1

，通過(guò)光電門2的時(shí)間為Δt2=0.

10s

，遮光板從開(kāi)始

遮住光電門1到開(kāi)始遮住光電門2的時(shí)間為Δt=3.0s，則遮光板通過(guò)光電門1時(shí)的速度v1=

，光板通過(guò)光電門2時(shí)的速度v2=

,

滑塊的加速度約為

。（每個(gè)空均保留2位有效數(shù)字）大單元

重難點(diǎn)拓展即使檢測(cè)1．（全國(guó)

·

高考真題）某同學(xué)研究在固定斜面上運(yùn)動(dòng)物體的平均速度、瞬時(shí)速度和加速度之間的關(guān)系．使用的器材有：斜面、滑塊、長(zhǎng)度不同的矩形擋光片、光電計(jì)時(shí)器.大單元

高考探知①如圖(a)

，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?duì)于斜面的位置，令滑塊從斜面上方由靜止開(kāi)始下滑；②當(dāng)滑塊上的擋光片經(jīng)過(guò)光電門時(shí)，用光電計(jì)時(shí)器測(cè)得光線被擋光片遮住的時(shí)間Δt；③用Δs表示擋光片沿運(yùn)動(dòng)方向的長(zhǎng)度[如圖(b)所示]

，

v

表示滑塊在擋光片遮住光線的Δt時(shí)間內(nèi)的平均速度大小，求出v

；④將另一擋光片換到滑塊上，使滑塊上的擋光片前端與①中的位置相同，令滑塊由靜止開(kāi)始下滑，重復(fù)步驟②

、③;⑤多次重復(fù)步驟④;⑥利用實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)作出v

-Δt圖，如圖(c)所示.完成下列填空：(

1)用a表示滑塊下滑的加速度大小，用vA表示擋光片