高中物理必修《探究小車速度隨時間變化的規(guī)律》教學(xué)課件1

1實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律第二章勻變速直線運動的研究知識內(nèi)容探究小車速度隨時間變化的規(guī)律考試屬性√課時要求1.知道實驗?zāi)康?，說出實驗中各器材的作用，并進行實驗操作.2.會近似計算各計數(shù)點的瞬時速度及加速度.3.會利用v－t圖象處理實驗數(shù)據(jù)，能據(jù)此判斷小車速度隨時間變化的特點.內(nèi)容索引技能儲備明確原理提煉方法題型演練學(xué)以致用實訓(xùn)演練達標檢測檢測評價達標過關(guān)技能儲備一、實驗原理1.利用紙帶計算瞬時速度：以紙帶上某點為中間時刻取一小段位移，用這段位移的

表示這點的瞬時速度.2.用v－t圖象表示小車的運動情況：以速度v為

、時間t為

建立直角坐標系，用描點法畫出小車的v－t圖象，圖線的

表示加速度的大小，如果v－t圖象是一條傾斜的直線，說明小車的速度是

的.二、實驗器材打點計時器、

、紙帶、一端附有定滑輪的長木板、小車、細繩、鉤碼、

、坐標紙、復(fù)寫紙.平均速度縱軸橫軸傾斜程度均勻變化交流電源刻度尺三、實驗步驟1.如圖1所示，把一端附有定滑輪的長木板平放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面，打點計時器固定在長木板沒有滑輪的一端，連接好電路.圖12.把一條細繩拴在小車上，使細繩跨過滑輪，下面掛上適當(dāng)?shù)你^碼，把紙帶穿過打點計時器，并把紙帶的一端連在小車的后面.3.把小車停在

打點計時器的位置，先

，后

(填“接通電源”或“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行小點，隨后立即關(guān)閉電源.4.換上新紙帶，重復(fù)操作兩次.靠近接通電源釋放小車四、數(shù)據(jù)處理1.采集數(shù)據(jù)如圖2所示，一般不是直接測量相鄰兩個計數(shù)點間的距離，而是先測量出各個計數(shù)點到計時零點的距離x1、x2、x3、x4、x5，再計算出相鄰的兩個計數(shù)點的距離.Δx1＝x1，Δx2＝x2－x1，Δx3＝x3－x2，Δx4＝x4－x3，Δx5＝x5－x4.圖22.求解速度(1)各計數(shù)點對應(yīng)的瞬時速度用平均速度來代替，即

T為相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔，若交流電源頻率為50Hz，每5個點取一個計數(shù)點(中間隔4個點)，則T＝0.1s.(2)設(shè)計表格并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)位置編號1234567時刻t/s0.10.20.30.40.50.60.7v/(m·s－1)

3.作出小車運動的v－t圖象(1)定標度：坐標軸的標度選取要合理，應(yīng)使圖象大致布滿坐標紙.(2)描點：在坐標紙上描出各個坐標點的位置.(3)連線：用一條平滑的曲線或直線“擬合”這些點.4.分析數(shù)據(jù)并求出加速度(1)如果畫出的v－t圖象是一條傾斜的直線，說明小車做速度均勻變化的直線運動.

表示開始計時時小車的速度——初速度.(2)求出小車的加速度在v－t圖象上任意取兩個間隔較遠的點(這兩個點不一定是我們表格中已測得的點)，找出它們的坐標值，然后把它們的坐標值代入公式a＝

中求出加速度，即用圖線的

求加速度.圖象和縱軸的交點斜率五、注意事項1.開始釋放小車時，應(yīng)使小車

(填“靠近”或“遠離”)打點計時器.2.先

，等打點穩(wěn)定后，再

(填“接通電源”或“釋放小車”).3.選取一條點跡清晰的紙帶，舍掉開頭點跡密集部分，選取適當(dāng)?shù)挠嫈?shù)點(注意計數(shù)點與計時點的區(qū)別)，弄清楚所選的時間間隔T等于多少.4.在坐標紙上畫v－t圖象時，注意坐標軸單位長度的選取，應(yīng)使圖象大致布滿坐標紙.靠近接通電源釋放小車題型演練一、實驗器材和操作例1某同學(xué)按圖3所示裝置做“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗.圖3答案解析(1)圖中儀器A叫做________計時器，使用220V_____電源(選填“交流”或“直流”)，釋放小車前，小車應(yīng)停在______(填“靠近”或“遠離”)儀器A的位置.電火花交流靠近解析題圖中儀器A叫做電火花計時器，使用220V交流電源，實驗過程中，放開小車前，小車要靠近打點計時器；(2)使用打點計時器來分析小車運動情況的實驗中，有以下基本步驟：A.松開紙帶讓小車帶著紙帶運動B.穿好紙帶C.把計時器固定好D.接通電源，進行打點以上步驟的正確順序是________.答案解析CBDA解析使用打點計時器來分析小車運動情況的實驗中，基本步驟為：先把計時器固定好，穿好紙帶，再接通電源，進行打點，之后松開紙帶讓小車帶著紙帶運動，故正確的順序是CBDA.例2在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，如圖4所示為一次記錄小車運動情況的紙帶，圖中A、B、C、D、E為相鄰的計數(shù)點(A點為第一個點)，相鄰計數(shù)點間的時間間隔T＝0.1s.二、實驗數(shù)據(jù)處理答案解析圖4(1)根據(jù)___________________________________________計算各點的瞬時速度，則vD＝______m/s，vC＝______m/s，vB＝______m/s.某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度

3.90

2.64

1.38解析

若時間較短，則這段時間內(nèi)的平均速度可以代替中間時刻的瞬時速度.D點的瞬時速度C點的瞬時速度B點的瞬時速度(2)在如圖5所示坐標系中畫出小車的v－t圖線，并根據(jù)圖線求出a＝________.解析

由上述數(shù)據(jù)畫出小車的v－t圖象如圖所示，圖512.6m/s2答案見解析圖答案解析(3)將圖線延長與縱軸相交，交點的速度的物理意義：__________________________________.解析

將圖線延長后，與縱軸的交點的速度表示零時刻小車經(jīng)過A點的速度大小.答案解析表示零時刻小車經(jīng)過A點的速度大小

總結(jié)提升1.處理紙帶時，一定要分清計時點和計數(shù)點，搞清計數(shù)點之間的時間間隔T.2.利用極限思想將平均值過渡到瞬時值是物理學(xué)中常用的方法.紙帶上某點的瞬時速度等于該點前、后相鄰兩點間的平均速度.3.標度的選擇要結(jié)合數(shù)據(jù)及其分布特點制定，以使圖象在坐標系中合理分布，大小適中.達標檢測1.(實驗器材和操作)在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中，下列說法正確的是A.小車在鉤碼的牽引下運動時只需打一條紙帶，然后進行數(shù)據(jù)處理B.為使測量更為嚴謹，應(yīng)把打下的第一個點作為第一個測量點C.為了便于測量，應(yīng)舍掉開頭一些過于密集的點，找一個適當(dāng)?shù)狞c當(dāng)作

計時起點D.兩相鄰計數(shù)點間的時間間隔必須是0.1s答案解析√1234567解析小車在鉤碼的牽引下運動時，需要采用多次測量，打出多條紙帶，進行數(shù)據(jù)處理，有利于減小誤差，故A錯誤；紙帶上開始時打的點比較密集，點距過小，測量誤差較大，故應(yīng)舍去，找一個適當(dāng)?shù)狞c當(dāng)作計時起點，故B錯誤，C正確；選取計數(shù)點，可增加測量距離，減小測量過程所產(chǎn)生的誤差，兩相鄰計數(shù)點間的時間間隔不一定取0.1s，故D錯誤.12345672.(實驗器材和操作)在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，某同學(xué)進行了以下實驗操作步驟，試找出其中錯誤和遺漏的步驟(遺漏步驟已編上序號G).A.拉住小車，將小車移到靠近打點計時器的一端后，放開小車，再接通

電源B.將打點計時器固定在長木板無滑輪的一端，并接好電路C.把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，下面掛上適當(dāng)?shù)你^碼D.取下紙帶，再斷開電源E.將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔F.從所打的紙帶中選取理想的紙帶進行測量分析1234567錯誤和遺漏：①_____________________________；②_____________________________；③G.__________________________；正確的步驟順序為____________.答案1234567A中應(yīng)先接通電源，再放開小車D中應(yīng)先斷開電源，再取下紙帶換上新紙帶，重復(fù)操作兩次BECADGF解析

實驗中可以每隔任意相同數(shù)量的點選取一個計數(shù)點，A對；使用刻度尺測量長度時，要進行估讀，B對；作v－t圖象時，應(yīng)使盡量多的點落在線上，離線較遠的點舍棄，C錯；處理數(shù)據(jù)時，常選擇公式法和圖象法，D對.3.(實驗數(shù)據(jù)的處理)在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中，下列說法不正確的是A.紙帶上可以每隔任意相同數(shù)量的點選取一個計數(shù)點B.使用刻度尺測量長度時，要進行估讀C.作v－t圖象時，所描曲線必須經(jīng)過每一個點D.在數(shù)據(jù)處理時，常用公式法和圖象法√答案解析1234567為了算出小車的加速度，最好的方法是A.根據(jù)任意兩個計數(shù)點的速度，用公式a＝

算出加速度B.依次算出連續(xù)兩個計數(shù)點間的加速度，算出平均值作為小車的加速度C.根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出v－t圖象，量出其傾角α，由公式a＝tanα算出加速度D.根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出v－t圖象，由圖象上任意兩點所對應(yīng)的速度，用公

式a＝算出加速度12344.(實驗數(shù)據(jù)的處理)在“探究小車加速度隨時間變化的規(guī)律”中，算出各計數(shù)點的瞬時速度如下表：√答案解析567計數(shù)點序號123456計數(shù)點對應(yīng)的時刻t/s0.10.20.30.40.50.6小車的瞬時速度v/(cm·s－1)44.062.081.0100.0110.0168.01234567解析根據(jù)任意兩個計數(shù)點的速度，用公式a＝

算出加速度，偶然誤差較大.依次算出連續(xù)兩個計數(shù)點間的加速度，算出平均值作為小車的加速度，實際上只用到了首尾兩個計數(shù)點的速度數(shù)據(jù)，中間各點的速度數(shù)據(jù)在計算中因相互抵消而丟失了，偶然誤差也較大.用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)是減小偶然誤差的最好方法，但不能量角度算正切值求加速度，因為縱軸與橫軸的標度不統(tǒng)一.故正確答案為D.解析刻度尺的讀數(shù)規(guī)則——估讀到最小刻度的下一位.由毫米刻度尺的刻度可知d2＝5.40cm，d3＝12.00cm.最后一位“0”必須有.5.(實驗數(shù)據(jù)的處理)在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，用打點周期為0.02s的計時器記錄小車運動的紙帶如圖6所示，在紙帶上選擇0、1、2、3、4、5共6個計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點之間還有四個點未畫出，紙帶旁并排放著帶有最小分度為毫米的刻度尺，零刻度線跟“0”計數(shù)點對齊.由圖可以讀出三個計數(shù)點1、3、5跟0點的距離d1、d2、d3.答案解析1234567圖6(1)讀出距離：d1＝1.20cm，d2＝_____cm，d3＝______cm.5.4012.00(2)計算小車通過計數(shù)點“2”的瞬時速度v2＝_____m/s；(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)答案解析12345670.21解析小車通過計數(shù)點“2”的瞬時速度可用“1”、“3”間的平均速度表示，打點周期為0.02s，相鄰兩計數(shù)點之間還有四個點未畫出，則計數(shù)點之間的時間間隔T＝0.1s，v2＝

＝0.21m/s.(3)小車的加速度大小a＝______m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)答案解析12345670.606.(實驗數(shù)據(jù)處理)(2018·浙江9＋1高中聯(lián)盟聯(lián)考)某同學(xué)用如圖7甲所示器材探究小車速度隨時間變化的規(guī)律，實驗中得到如圖乙所示紙帶，在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F共6個計數(shù)點，其中計數(shù)點F在圖乙中未顯示.答案1234567圖7(1)下列說法正確的是____.A.釋放小車前，小車應(yīng)置于靠近滑輪處B.圖示電火花計時器所需電源為6V交流電C.需先接通計時器電源，再讓小車運動D.若遇停電，可改用蓄電池給計時器供電C(2)計數(shù)點B對應(yīng)的刻度尺讀數(shù)為_______________mm；(3)計數(shù)點B對應(yīng)小車速度大小為___________________m/s.(已知該實驗中所用交流電源的頻率為50Hz)答案1234567(4)實驗測得計數(shù)點C、D、E對應(yīng)小車速度分別為vC＝0.350m/s、vD＝0.398m/s、v