物理人教版（2023）必修第一冊2.1實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律（共30張ppt）

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第二章

勻變速直線運動的研究

2.1實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律

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

在我們的生活中有跳遠助跑、高山滑雪、駕車等運動，在自然界中有瀑布、蘋果落地、獵豹捕羚羊等運動，在這些運動中都有速度的變化，且變化規(guī)律不盡相同，我們怎樣才能知道速度隨時間變化的規(guī)律呢？

導入新課

永久磁鐵

限位孔

紙帶

線圈

振針

振片

復寫紙

定位軸

電磁打點計時器

放電針

紙盤軸

墨粉紙盤

電源開關(guān)

電火花計時器

視頻

實驗步驟：

1、把附有滑輪的長木板放在實驗桌上，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，連接電路。

2、把一條細線栓在小車上，使細線跨過滑輪，下面掛上砝碼。

3、把紙帶穿過打點計時器，并把紙帶的一端固定在小車的后面。

練習使用打點計時器

|

實驗步驟

4、把小車停在靠近打點計時器處，接通電源后，釋放小車，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一列小點。

5、換上新紙帶，重復以上步驟兩次。

6、增加砝碼質(zhì)量，重復以上步驟再做兩次實驗。

注意事項：

1、實驗前，應將打點計時器固定好，以免拉動紙帶時晃動，并先輕輕試拉紙帶，應無明顯的阻滯現(xiàn)象；

2、使用打點計時器打點時，應先接通電源，待打點計時器打點穩(wěn)定后，再拉動紙帶；

4、打點計時器不能連續(xù)工作太長時間，打點之后應立即關(guān)閉電源；

3、使用電磁打點計時器時，應讓紙帶穿過限位孔，壓在復寫紙下面；使用電火花計時器時，應注意把兩條紙帶穿好，墨粉紙盤位于兩條紙帶中間；

練習使用打點計時器

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注意事項

5、對紙帶進行測量時，不要分段測量各段的位移，正確的做法是一次測量完畢（可先統(tǒng)一測量出各個測量點到起始測量點0之間的距離）。讀數(shù)時應估讀到毫米的下一位。

電磁打點計時器電火花計時器

比較：電磁打點計時器、電火花計時器

打點方式

打點頻率

與交流電的頻率相同，若交流電的頻率為50Hz，則每隔0.02s打一個點

利用振動的振針打點

利用火花放電打點

工作電壓

6v以下交流電

220v交流電

阻力來源

來自振針和紙帶間的摩擦，以及限位孔和紙帶間的摩擦，阻力較大

來自紙帶本身的運動而不是由打點時產(chǎn)生的，阻力極小，實驗誤差小

問題一：怎樣選取紙帶上的點，需要測量哪些實驗數(shù)據(jù)？

把開頭過于密集的點舍掉，從比較清楚的點開始，每隔五個間隔取一個計數(shù)點，(每兩個計數(shù)點之間的時間間隔是0.1s）。

數(shù)據(jù)處理

測量點編號n012345

各測量點到0點的距離xn/mm

相鄰測量點間位移Δxn=xn-xn-1

各測量點瞬時速度vn(m·s-1）

0

1

3

4

5

2

x1

x2

△x1

△x2

△x3

△x4

△x5

問題二：如何進行數(shù)據(jù)處理

計算方法：求某點的瞬時速度，可用與此點相鄰兩點間的平均速度近似記為該點的瞬時速度。

測量點編號n012345

各測量點到0點的距離xn/mm010.024.243.568.295.4

相鄰測量點間位移Δxn=xn-xn-110.014.219.324.727.2

各測量點瞬時速度vn(m·s-1）0.1210.1680.2200.258

數(shù)據(jù)處理

教材圖表

(1)選擇紙帶如何選擇一條合適的紙帶

開頭過于密集的點舍掉，從清楚的點開始

(2)數(shù)據(jù)處理如何選擇測量點（計數(shù)點）

每隔五個間隔取一個計數(shù)點

取六個點，標號0，1，2，3，4，5

處理數(shù)據(jù)

V-t圖象

1、圖象特點：直觀2、作圖步驟（1）建系（2）描點（3）作圖

注意!1作圖時應把盡量多的點連在一條直線上,2不在線上的點應均勻的分布在線的兩側(cè)。

3、圖象

舍去！

t/s00.10.20.30.40.5

v1/ms-116.5021.4026.3031.3536.3041.25

t/s

v/(m.s-1)

舍去！

△v

△t

問題

1圖線的特點？

2小車的運動規(guī)律？

3如何求加速度？

描點連線作圖觀察v-t圖

圖象法（v-t圖象）：

①根據(jù)所得數(shù)據(jù)，選擇合適的標度建系（圖象盡量分布在坐標系平面的大部分面積）

②根據(jù)所得數(shù)據(jù)確定點的位置,觀察和思考點的分布規(guī)律。

③“擬合”圖象：從點的分布可以有很大把握地說這些點應該在一條直線上，畫出一條直線，讓盡可能多的點處在這條直線上，其余均勻分布，去掉偏差太大的點

實驗結(jié)論

1、圖線為直線

2、從圖線上可以可以求出每一時刻的速度

3、從圖線上求出加速度，斜率k=△v/△t=a;

a不變的直線運動叫做勻加速直線運動

【誤差分析】

（1）根據(jù)紙帶測量的位移有誤差。

（2）根據(jù)位移計算的瞬時速度有誤差。

（3）木板的粗糙程度并非完全相同。

1.固定打點計時器時應讓限位孔處在長木板的上都位置。

2.滑輪不能過高,細繩應與木板平行。

3.小車應由緊靠打點計時器處開始釋放，在撞擊長木板末端前應

讓小車停止運動，防止小車從板上掉下來。

4.先接通電源，后讓紙帶運動。

5.每次打點結(jié)束后立即關(guān)閉電源。

6.將所測得的數(shù)據(jù)記錄下來。

【注意事項】

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BECDA

C

先啟動電磁打點計時器，再放開小車

BECDA

如圖是小球沿斜面滾下的頻閃照片，照片中相鄰小球像間的時間間隔是0.1s，這樣便記錄了小球運動的時間。小球運動的位移可以通過刻度尺讀出。

(1)試作出小球滾下過程的v－t圖像；

(2)求出小球滾下過程的加速度大小。

先求各時刻瞬時速度，再在坐標系中描點畫線

利用速度—時間圖像求加速度

實驗創(chuàng)新

隨堂檢測

1.某人用打點計時器做“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗，利用打出的一條紙帶畫出了小車速度隨時間變化的圖象，如圖所示．下列說法正確的是（）

A．當電源頻率為50Hz時，打點計時器每隔0.05秒

打一個點

B．小車做勻速直線運動

C．小車在t=0.02秒時的速度大小是0.04m/s

D．小車的加速度大小為0.04m/s2

C

隨堂檢測

2.在實驗“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”中，我們采用的正確方法是（）

A．為了減小誤差，不能舍掉開頭過于緊密的點

B．為了實驗精確，必須選取紙帶上第一個點作計時起點

C．每相鄰計數(shù)點的時間間隔只能取0.1s

D．每相鄰計數(shù)點的時間間隔可視打點密度而定，可取0.02s、0.04s、…s×0.02均可

D

隨堂檢測

3.在“用打點計時器探究勻變速直線運動速度隨時間的變化規(guī)律”實驗中，接通電源與釋放紙帶讓紙帶（隨小車）開始運動，這兩項操作的先后順序是（）

A．先釋放紙帶，后接通電源

B．先接通電源，后釋放紙帶

C．釋放紙帶的同時接通電源

D．先接通電源或先釋放紙帶都可以

B

隨堂檢測

4.某同學做“用打點計時器測速度”的實驗，利用打出的一條紙帶畫出的速度圖象如圖所示，則下列說法正確的是（）

A．電磁打點計時器使用的是直流電源

B．如果紙帶上打出的點跡不均勻，則

點跡密集的地方表示速度較大

C．當電源頻率是50HZ時，打點計時器每

隔0.02s打一個點

D．由圖象可看出物體做勻速直線運動