2.1實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律 課件高一上學(xué)期物理人教版（2019）必修第一冊(cè)

第二章勻變速直線運(yùn)動(dòng)第1節(jié)實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律復(fù)習(xí)與回顧我們上一章第三節(jié)已經(jīng)學(xué)習(xí)了如何測(cè)量紙帶的平均速度和瞬時(shí)速度，你是否可以簡(jiǎn)要的說明一下以下問題：(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在使用的時(shí)候應(yīng)該注意哪些問題？(2)如何選擇紙帶上的點(diǎn)？(3)如何測(cè)量紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度？(4)如何做出v-t圖像，v-t圖像都告訴了我們哪些信息？新課引入

尋求一種運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和規(guī)律，一般要從某個(gè)具體事例開始。那么如果我們要研究小車在重物牽引下的運(yùn)動(dòng)，看看小車的速度是怎樣隨時(shí)間變化的，我們應(yīng)該怎樣做呢？明知：學(xué)習(xí)任務(wù)一：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律思考與討論給你以下實(shí)驗(yàn)器材：你認(rèn)為如何設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來研究小車在重物牽引下速度隨時(shí)間的變化規(guī)律？一、實(shí)驗(yàn)思路1.實(shí)驗(yàn)方案：2.利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶計(jì)算瞬時(shí)速度：用某段位移的平均速度表示中間點(diǎn)的瞬時(shí)速度。3.用v－t圖像表示小車的運(yùn)動(dòng)情況：以速度v為縱軸、時(shí)間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系，用描點(diǎn)法畫出小車的v－t圖像，進(jìn)而探究速度與時(shí)間的關(guān)系。二、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)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)木板上沒有滑輪的一端，連接好電路。2.把一條細(xì)繩拴在小車上，使細(xì)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(diǎn)計(jì)時(shí)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(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.換上新紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次。5.增減所掛槽碼，按以上步驟再做兩次實(shí)驗(yàn)。思路與討論1.怎樣選取合適的便于測(cè)量的紙帶？2.如何選擇紙帶上合適的計(jì)數(shù)點(diǎn)？3.如何計(jì)算所選計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度？三、數(shù)據(jù)記錄1.紙帶的選取與測(cè)量(1)為了便于測(cè)量，一般舍掉開頭一些過于密集的點(diǎn)跡，找一個(gè)適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)作計(jì)時(shí)起點(diǎn)。(2)每5個(gè)點(diǎn)(相隔0.1s)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量(如圖所示，相鄰兩點(diǎn)中間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出)。(3)數(shù)據(jù)采集：量出各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)到計(jì)時(shí)零點(diǎn)的距離d1、d2、d3…三、數(shù)據(jù)記錄2.不同計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度計(jì)算(1)計(jì)算方法：利用第一章第3節(jié)所學(xué)方法得出各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度，即：(2)數(shù)據(jù)記錄位置編號(hào)0123456時(shí)間t/s00.10.20.30.40.50.6v1/(m·s-1)v2/(m·s-1)v3/(m·s-1)四、數(shù)據(jù)分析1.直觀的方法：畫出小車的v－t圖像(1)根據(jù)所得數(shù)據(jù)，選擇合適的標(biāo)度建系（圖象盡量分布在坐標(biāo)系平面的大部分面積）(2)根據(jù)所得數(shù)據(jù)確定點(diǎn)的位置,觀察和思考點(diǎn)的分布規(guī)律。(3)“擬合”圖象：從點(diǎn)的分布可以有很大把握地說這些點(diǎn)應(yīng)該在一條直線上，畫出一條直線，讓盡可能多的點(diǎn)處在這條直線上，其余均勻分布，去掉偏差太大的點(diǎn)2.用計(jì)算機(jī)繪制v－t圖像思路與討論(1)t=0時(shí)刻的速度等于零嗎？為什么？(2)為什么畫出的是一條直線？直線的斜率可以表示什么物理量？(3)若某個(gè)點(diǎn)明顯偏離直線，可能是什么原因及怎樣處理？(4)從圖上可以看出小車的速度隨時(shí)間怎樣變化？實(shí)驗(yàn)視頻演示明知：典例1在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中：(1)已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的電源頻率為50Hz，則紙帶上相鄰兩點(diǎn)的時(shí)間間隔為

s。(2)從下列選項(xiàng)中選出需要的器材。A．電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器B．天平

C．低壓交流電源D．低壓直流電源E．刻度尺

F．鉤碼和小車

G．停表

H．一端有滑輪的長(zhǎng)木板I．細(xì)繩和紙帶

已經(jīng)選出的器材有AFHI，還需要

。(填字母序號(hào))0.02CE明知：(3)某同學(xué)操作過程中有以下實(shí)驗(yàn)步驟：A．拉住紙帶，將小車移至靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，先放開紙帶，再接通電源；B．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上，并連接好電路；C．把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過定滑輪，下邊吊著適當(dāng)重量的槽碼，放手后看小車能否在木板上做平穩(wěn)的加速運(yùn)動(dòng)；D．小車停止運(yùn)動(dòng)后，取下紙帶；E．把一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使附有定滑輪的一端伸出桌面；F．將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔；G．換上新紙帶，重復(fù)操作兩次。①其中有錯(cuò)誤的步驟是

；應(yīng)改正為

。②將改正后的實(shí)驗(yàn)步驟按合理的順序?qū)懺跈M線上：

。ADA應(yīng)先接通電源，再放開紙帶；D．取下紙帶前應(yīng)先關(guān)閉電源EBCFADG變式1－1

某同學(xué)用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器做“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)。他安裝好實(shí)驗(yàn)器材(示意圖如圖所示)，接好線后，準(zhǔn)備打開電源開關(guān)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在他所組裝的器材中，有三處錯(cuò)誤，請(qǐng)你指出并改正：(1)

(2)

(3)

電壓不應(yīng)選2V，應(yīng)選8V

導(dǎo)線不應(yīng)接直流輸出，應(yīng)接交流輸出

小車不應(yīng)放在靠近滑輪處，應(yīng)放在靠近電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處

課堂任務(wù)二：實(shí)驗(yàn)原理和數(shù)據(jù)處理典例2、在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(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)的一段紙帶如圖甲所示，在紙帶上選取A、B、C、D、E、F六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出。(1)由紙帶提供的數(shù)據(jù)求出打下C、E兩點(diǎn)時(shí)小車的速度，填入下表：計(jì)數(shù)點(diǎn)序號(hào)BCDE計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻t/s00.10.20.3打下計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車的速度v/(m·s-1)0.25

0.45

0.350.55課堂任務(wù)二：實(shí)驗(yàn)原理和數(shù)據(jù)處理(2)根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)，在圖乙中作出小車運(yùn)動(dòng)的v-t圖線，分析可知小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律為

。(3)根據(jù)作出的v-t圖線可得小車運(yùn)動(dòng)的加速度為

。小車速度隨時(shí)間均勻增加強(qiáng)基：（全體起立背誦）1.實(shí)驗(yàn)原理(1)利用平均速度法求出打各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度。(2)用描點(diǎn)法作出v-t圖像，根據(jù)圖線的形狀判斷小車的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。2.儀器安裝和操作時(shí)應(yīng)注意(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在遠(yuǎn)離定滑輪的一側(cè)。(2)細(xì)繩應(yīng)保證與長(zhǎng)木板平行。(3)釋放小車前，應(yīng)使小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處。(4)先接通電源，后釋放紙帶；先斷開電源，再取下紙帶。思維提升：小車的速度

—時(shí)間圖像是一條傾斜的直線，說明小車的速度隨時(shí)間均勻增大。實(shí)戰(zhàn)：小組合作討論：拓展創(chuàng)新典例3在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在頻率為50Hz的低壓交流電源上，某同學(xué)在打出的紙帶上每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，共取了A、B、C、D、E、F六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)(每?jī)蓚€(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出)，如圖1所示。從每一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)處將紙帶剪開分成五段(分別為a、b、c、d、e段)，將這五段紙帶由短到長(zhǎng)緊靠但不重疊地粘在xOy坐標(biāo)系中，如圖2所示。實(shí)戰(zhàn)：小組合作討論：拓展創(chuàng)新(1)請(qǐng)你在圖2中用最簡(jiǎn)潔的方法作出能表示v-t關(guān)系的圖線。在圖中相當(dāng)于v軸的是

。(2)從第一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)開始計(jì)時(shí)，為了求出t＝0.15s時(shí)小車的瞬時(shí)速度，需要測(cè)出

(填“a”“b”“c”“d”或“e”)段紙帶的長(zhǎng)度。(3)若測(cè)得a段紙帶的長(zhǎng)度為2.0cm，e段紙帶的長(zhǎng)度為10.0cm，則可求出小車加速度的大小為

m/s2。y軸b2.0有請(qǐng)我們今天的幸運(yùn)之星，發(fā)表今天的學(xué)習(xí)收獲和啟示：總結(jié)：學(xué)生談收獲課堂驗(yàn)收1．關(guān)于“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)操作，下列說法錯(cuò)誤的是()A．實(shí)驗(yàn)前應(yīng)使拉小車的細(xì)線與長(zhǎng)木板的板面平行B．在釋放小車前，小車應(yīng)停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的地方C．應(yīng)先釋放小車，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源D．要在小車到達(dá)定滑輪前使小車停止運(yùn)動(dòng)解析實(shí)驗(yàn)前應(yīng)使拉小車的細(xì)線與長(zhǎng)木板的板面平行，故A說法正確；在釋放小車前，小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，故B說法正確；實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放小車，故C說法錯(cuò)誤；要在小車到達(dá)定滑輪前使小車停止運(yùn)動(dòng)，故D說法正確。C2．在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，下列說法正確的是()A．小車停止運(yùn)動(dòng)后，取下紙帶進(jìn)行測(cè)量并處理數(shù)據(jù)B．使小車速度的變化盡可能快一些C．使用毫米刻度尺測(cè)量長(zhǎng)度時(shí)，要讀到最小刻度的下一位D．作v-t圖線時(shí)，所描曲線必須經(jīng)過每一個(gè)點(diǎn)解析

小車停止運(yùn)動(dòng)后，應(yīng)先關(guān)閉打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，再取下紙帶進(jìn)行測(cè)量并處理數(shù)據(jù)，A錯(cuò)誤；小車的速度變化不能過快，否則紙帶上打出的點(diǎn)偏少，不利于分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論，B錯(cuò)誤；使用毫米刻度尺測(cè)量長(zhǎng)度時(shí)，要有估計(jì)值，所以要讀到最小刻度的下一位，C正確；作v-t圖線時(shí)，讓盡量多的點(diǎn)落在曲線上，難以落在曲線上的點(diǎn)均勻分布在曲線的兩側(cè)，不要求所有的點(diǎn)都在曲線上，D錯(cuò)誤。C3．做“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)時(shí)：(1)用一條紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，小明發(fā)現(xiàn)有如圖1中的兩種穿法，穿法正確的是

(選填“甲”或“乙”)。(2)完成實(shí)驗(yàn)后，小明用刻度尺測(cè)量紙帶距離時(shí)如圖2所示，B點(diǎn)的讀數(shù)是

cm，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每0.02s打一個(gè)點(diǎn)，則B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度vB＝

m/s(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。乙3.201.45(3)某實(shí)驗(yàn)小組中的四位同學(xué)利用同一條紙帶分別作出了如圖3所示的四幅v-t圖像，其中最規(guī)范的是

，由此圖像得到的加速度是

m/s2(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。A0.4834．某同學(xué)在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，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、F、G共7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)。其相鄰兩點(diǎn)間的距離如圖甲所示，在每?jī)蓚€(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50Hz。(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、F兩個(gè)點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度，并將這兩個(gè)速度值填入下表。(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)速度vBvCvDvE