【課件】+實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律物理人教版（2019）必修第一冊+

2.1

小車的速度隨時間變化的規(guī)律第二章

勻變速直線運動的研究1．進一步練習使用打點計時器．2．利用v-t圖像處理數(shù)據(jù)，并據(jù)此判斷物體的運動性質(zhì)．（重點）3．能根據(jù)實驗數(shù)據(jù)求加速度．(難點）學習目標物體的運動通常比較復雜，例如速度有時快有時慢，我們怎么研究呢？物理定律不能單靠“思維”來獲得，還應致力于觀察和實驗?！绽士?實驗基礎(chǔ)梳理實驗目的1．鞏固打點計時器的使用、紙帶數(shù)據(jù)處理和測量瞬時速度的方法。2．通過實驗探究，體驗如何從實驗中獲取數(shù)據(jù)，學會利用圖像處理實驗數(shù)據(jù)的科學方法。3．知道小車在重物牽引下運動速度隨時間變化的規(guī)律。實驗原理1．利用紙帶計算瞬時速度：以紙帶上某點為__________取一小段位移，用這段位移的平均速度表示這點的__________。2．用v－t圖像表示小車的運動情況：以速度v為____軸、時間t為____軸建立直角坐標系，用描點法畫出小車的v－t圖像，圖線的______表示加速度的大小，如果v－t圖像是一條傾斜的直線，說明小車的速度是______變化的。中間時刻瞬時速度縱橫斜率均勻?qū)嶒灧桨复螯c計時器測量速度和時間本槽碼牽引小車在長木板上運動實驗器材打點計時器、學生電源、復寫紙、紙帶、導線、一端帶有滑輪的長木板、小車、細繩、槽碼、刻度尺、坐標紙。實驗步驟1．如圖所示，把一端帶有滑輪的長木板平放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面，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。2．把一條細繩拴在小車上，使細繩跨過滑輪，下邊掛上合適的槽碼，放手后，看小車能否在木板上平穩(wěn)地加速滑行，然后把紙帶穿過打點計時器，并把紙帶的另一端固定在小車后面。3．把小車停在靠近打點計時器處，先啟動計時器，后釋放小車，讓小車拖著紙帶運動，于是打點計時器就在紙帶上打下一行小點。隨后，立即關(guān)閉電源。4．增減所掛的槽碼(或在小車上放置重物)，更換紙帶，再做兩次實驗。實驗步驟演示紙帶的處理舍掉開頭過于密集的點，從清楚的點開始,若紙帶上點與點之間的距離較小，每五個計時點取一個計數(shù)點

,依次標號為0，1，2，3，4，5（間隔不再是0.02s）（但要看具體情況靈活選定）；0.10s0.10s過于密集不清晰的點問題1：怎樣分析和選取紙帶上的點？處理的紙帶例：求3這個計數(shù)點的速度：v3=v24=———x24

2△tx1x2x3x4x5問題2：如何計算出所取點的瞬時速度？n0123456v

/(m·s-1)0.100.210.300.390.520.580.80v

/(m·s-1)01234567t/10-1s1.選擇合適標度建立坐標系2.描點3.連線擬合注意：1.不能使用折線2.使點跡均勻分布在兩側(cè)3.尺規(guī)作圖0.10.20.30.40.50.60.8>實驗所得的數(shù)據(jù)點并不是嚴格在一條直線上，怎么畫這條直線才能夠反映小車運動時速度隨時間變化的規(guī)律？讓直線通過盡可能多的點，并且讓不在線上的點比較均勻的分布在直線的兩側(cè)。v

/(m·s-1)01234567t/10-1s0.10.20.30.40.50.60.8實驗結(jié)論①圖線的特點？一條傾斜直線②小車的運動規(guī)律？速度隨時間均勻變化③如何求加速度？④a的特點？

不變誤差分析

產(chǎn)生原因減小方法偶然誤差根據(jù)紙帶測量的位移有誤差測量各計數(shù)點到起始點的距離而不是直接測量相鄰計數(shù)點間的距離系統(tǒng)誤差作v－t圖象不準確有誤差實驗中作圖時應選取合適的坐標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注意事項1.開始釋放小車時，應使小車靠近打點計時器。2.先接通電源，等打點穩(wěn)定后，再釋放小車。3.打點完畢，應立即斷開電源。4.要防止鉤碼落地，避免小車跟滑輪相碰，在小車到達滑輪前及時用手按住。5.牽引小車的鉤碼個數(shù)要適當，以免加速度過大而使紙帶上的點太少，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)分打點計時器打出的計時點和人為選取的計數(shù)點，一般在紙帶上每隔四個計時點取一個計數(shù)點，即時間間隔t＝0.1s。7.在坐標紙上畫v－t圖象時，注意坐標軸單位長度的選取，應使圖象盡量分布在較大的坐標平面內(nèi)。典例探究分析【例】在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，(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．電磁打點計時器 B．天平 C．低壓交變電源D．低壓直流電源 E．細繩和紙帶 F．槽碼和小車G．秒表 H．一端有滑輪的長木板 I．刻度尺選出的器材有AEFH，還需要________。解析(1)在本實驗中，不需要測量小車和槽碼的質(zhì)量，因此不需要天平，電磁打點計時器使用的是低壓交變電源，因此不需要直流電源，同時電磁打點計時器記錄了小車的運動時間，因此不需要秒表。測量點跡間的距離需要刻度尺，所以還需要的器材是C、I。C、I探究1實驗原理與操作(2)某同學按照以下步驟進行操作：A．換上紙帶重復做三次，選擇一條較為理想的紙帶；B．將電磁打點計時器固定在長木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計時器的地方，先放開小車，再啟動電磁打點計時器；D．斷開電源，取下紙帶；E．把一條細繩拴在小車前端，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計時器。以上步驟有錯誤的是________(填步驟前的字母)，應更正為__________________；步驟合理的順序是_____________(填步驟前的字母)。解析(2)以上步驟有錯誤的是C，應先啟動電磁打點計時器，再放開小車。根據(jù)組裝器材、進行實驗、數(shù)據(jù)處理的順序，操作步驟順序為：BECDA。答案(1)C、I

(2)C先啟動電磁打點計時器，再放開小車BECDAC先啟動電磁打點計時器，再放開小車BECDA探究2數(shù)據(jù)處理與誤差分析【例】在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，打點計時器使用的交變電源的頻率為50Hz，記錄小車運動的一段紙帶如圖所示，在紙帶上選取A、B、C、D、E、F六個計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點之間還有四個點未畫出。(1)由紙帶提供的數(shù)據(jù)求出打下C、E兩點時小車的速度，填入下表：0.450.25打下計數(shù)點時小車的速度v/(m·s－1)0.30.20.10計數(shù)點對應的時刻t/sEDCB計數(shù)點序號0.350.55(2)根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)，在圖中作出小車運動的v－t圖線，分析可知小車速度隨時間變化的規(guī)律為_________________________________________。解析(2)畫出的v－t圖像應為一條傾斜直線，如圖所示。說明小車速度隨時間均勻增加。(3)根據(jù)作出的v－t圖線可得小車運動的加速度為:________m/s2。答案(1)0.35

0.55

(2)見解析圖見解析(3)1.0德國物理學家、量子論的奠基人普朗克過：“物理定律不能單靠思維來獲得，還應致力于觀察和實驗?！蹦敲?，這句話是什么意思呢？

其實，在古代，大約2000多年前，最早研究我們物理的并不

是所謂的物理學家，那么什么樣職業(yè)的人在研究物理呢？對！

是哲學家，就是一些愛胡思亂想的人，他們看到神奇美麗大

自然多姿多彩的現(xiàn)象后，不禁提出了這樣那樣的問題：比方

說為什么會打雷下雨？為什么有春天夏天？但是當時沒有老

師可以為他們解答。怎么辦呢？這些問題他們在心里憋得難受，于是他們就開始自己琢磨，得出了很多對問題的經(jīng)典解釋。課外拓展課外拓展比方說：春秋時代的曾參就告誡人們“天圓地方”，“天似穹廬籠蓋四野”，天是圓的而地呢？是方形的。所以那時人們出門不敢走太遠，因為地是方形的，走的很遠說不定就會掉下去！現(xiàn)在看起來是不是很滑稽呀；課外拓展那么不僅我們中國有這樣的空想家，在西方的古希臘也是有的啊。比方說，古希臘的亞里士多德，他認為重的物體應該比輕的物體下落的快，這是他經(jīng)過長期的觀察與思考得出的，看似符合實際但是其實也是有問題的。那么，我們看到以上的哲學家在研究問題時基本上都是處于這種狀態(tài)?；旧隙际窃谒伎?，通過思考得出結(jié)論。這些結(jié)論在當時看來有種“眾人皆醉我獨醒”的意味，對社會的發(fā)展進步起到了一些積極意義，但是在今天我們用科學的眼光對其再次審視時卻發(fā)現(xiàn)當時的“金科玉律”其實很多都不正確。為什么會出現(xiàn)這樣的情況呢？就是因為他們沒有致力于觀察和實驗——沒有使用科學的研究方法。課外拓展