高一物理人教必修1課件21實驗探究小車速度隨時間變化的規(guī)律1

1、第二章勻變速直線運動的研究,同步導(dǎo)學(xué)方案,課后強化演練,全章綜合解說 教材分析 研究變速運動，應(yīng)該從最簡單的變速運動開始，勻變速直線運動就是一種最簡單的變速運動上一章學(xué)習(xí)的參考系和坐標(biāo)系，為勻變速直線運動的位置和位移的確定奠定了基礎(chǔ)；上一章學(xué)習(xí)了時間、位移、速度和加速度的概念，本章研究的就是勻變速直線運動的這幾個物理量之間的定量關(guān)系；上一章學(xué)習(xí)了用打點計時器測速度，本章研究的勻變速直線運動的特點，就是通過用打點計時器進行的實驗所形成的結(jié)論上一章為本章奠定了全面的基礎(chǔ)，本章是上一章概念和方法的具體應(yīng)用,本章主要包含兩個單元： 第一單元(14節(jié))，介紹了三個關(guān)系：勻變速直線運動的速度與時間的關(guān)系、

2、位移與時間的關(guān)系、速度與位移的關(guān)系； 第二單元(56節(jié))，探討了一種特殊的勻變速直線運動自由落體運動及伽利略關(guān)于自由落體運動研究的思維過程以及伽利略的研究思維方法對近代科學(xué)的影響,重點難點 本章重點：進一步理解位移、速度和加速度掌握勻變速直線運動的規(guī)律掌握自由落體運動的規(guī)律 本章難點：經(jīng)歷勻變速直線運動研究過程，運用位移、速度、加速度、勻變速直線運動的規(guī)律解決問題,學(xué)習(xí)方法指導(dǎo) 通過本章內(nèi)容的學(xué)習(xí)，要掌握研究勻變速直線運動的一般方法公式法和圖象法，學(xué)會正確分析物體的運動過程，靈活運用勻變速直線運動的有關(guān)規(guī)律解決問題學(xué)習(xí)本章知識注意：,1學(xué)習(xí)中要把握好對基本概念、基本規(guī)律的理解本章規(guī)律多，公式和

3、推論多，學(xué)習(xí)中切實注意不要去死記硬背這些規(guī)律和公式，重要的是領(lǐng)會概念的實質(zhì)，把握公式的來龍去脈，要通過一些具體的實例，通過實際物理現(xiàn)象的分析、物理過程的認(rèn)識，構(gòu)建正確的物理情景，逐步形成良好的思維習(xí)慣,2重視探究實驗，掌握處理實驗數(shù)據(jù)的方法 3重視物理過程的分析，特別是多解問題的分析，要選擇合適的規(guī)律，找準(zhǔn)過程的連接點注意運用數(shù)學(xué)工具(如圖象、函數(shù))分析物理過程及臨界狀態(tài)量，例如解決追及與相遇問題 4注意勻變速直線運動規(guī)律與現(xiàn)實生活、生產(chǎn)實際密切結(jié)合的問題,第1節(jié)實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律,一、實驗?zāi)康?1學(xué)會判斷物體是否做勻變速直線運動的方法 2利用打上點的紙帶測定勻變速直線運動的加

4、速度,二、實驗原理 1打點計時器打出的紙帶能記錄運動物體在不同時刻的位置 2求紙帶上某點的瞬時速度一般用一小段時間內(nèi)的平均速度代替 3在vt圖象中，圖線的傾斜程度表示加速度的大小，如果vt 圖象是一條傾斜的直線，說明物體做勻變速直線運動,三、實驗器材 打點計時器，一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、復(fù)寫紙片、細繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、交流電源 四、實驗步驟 1如圖所示，把附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，下邊掛上合適的鉤碼，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

5、器，并把紙帶的一端固定在小車的后面 3把小車停在打點計時器處，先接通電源，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系列小點 4更換紙帶，重復(fù)操作三次,5從三條紙帶中選擇一條比較理想的，舍掉開頭一些比較密集的點，在后邊便于測量的地方找一個開始點來確定計數(shù)點為了計算方便和減小誤差，通常用連續(xù)打五個計時點的時間作為時間單位，即T0.1 s正確使用毫米刻度尺測量每相鄰兩計數(shù)點間的距離，并填入自己設(shè)計的表格中(今提供下面表格以供參考),6.增減鉤碼個數(shù)，再做兩次實驗,五、數(shù)據(jù)處理 1挑選紙帶并測量：在三條紙帶中選擇一條點跡較清晰的，為了便于測量，舍掉開頭一些過于密集的點跡，找一個適當(dāng)?shù)?/p>

6、點作計時起點(0點)，每5個點(相隔0.1 s)取一個計數(shù)點進行測量如圖(相鄰兩點間還有4個點未畫出),在擬合這些描出的點時，描出的點大致分布在同一條直線上，不在直線上的點離直線也很近，若發(fā)現(xiàn)某一個點離散得較多，遠遠偏離了擬合線，則說明該點反映的實驗數(shù)據(jù)存在問題，應(yīng)重做實驗或舍去該點,4實驗結(jié)論 分析小車運動的vt圖象，描述小車的運動速度隨時間的變化規(guī)律 如果畫出的vt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圖象和縱坐標(biāo)的交點表示開始計時時小車的速度初速度,六、注意事項 (1)開始釋放小車時，應(yīng)使小車靠近打點計時器 (2)先接通電源，計時器工作穩(wěn)定后，再放開小車，當(dāng)小車停止運動應(yīng)

7、及時斷開電源 (3)要防止鉤碼落地或小車跟滑輪相撞，當(dāng)小車到達滑輪前及時用手按住它,(4)牽引小車的鉤碼個數(shù)要適當(dāng)，以免加速度過大而使紙帶上的點太少，或者加速度太小，而使各段位移無多大差別，從而使誤差增大，加速度的大小以能在50 cm長的紙帶上清楚地取得六、七個計數(shù)點為宜 (5)要區(qū)別打點計時器打出的點與人為選取的計數(shù)點，一般在紙帶上每隔五個點取一個計數(shù)點，即時間間隔為T0.025 s0.1 s. (6)描點時最好用坐標(biāo)紙，在縱橫軸上選取合適的單位，用細鉛筆認(rèn)真描點,關(guān)于探究小車速度隨時間變化的規(guī)律的實驗，下列說法正確的是() A電磁打點計時器使用的可以是直流電源，也可以是交流電源 B實驗時應(yīng)

8、使紙帶從復(fù)寫紙的下方穿過 C實驗時要先接通電源后放開紙帶 D開始打點前，小車應(yīng)離打點計時器遠一些,例 1,【解析】電磁打點計時器用的是低壓交流電源；開始前將小車停在靠近打點計時器的位置，實驗前應(yīng)把紙帶放在復(fù)寫紙下方，先接通電源，待打點穩(wěn)定后再放開紙帶 【答案】BC,【方法總結(jié)】 選擇器材及進行實驗應(yīng)特別注意下列問題： (1)明確打點計時器對電源的要求交流電源 (2)保證所打第一個點速度為零的方法先通電，后放開小車 (3)要防止鉤碼落地或小車跟滑輪相撞，當(dāng)小車到達滑輪前要及時用手按住它,在研究勻變速直線運動的實驗中，某同學(xué)操作以下實驗步驟，其中錯誤或遺漏的步驟有(遺漏步驟可編上序號G、H)_ A

9、將小車安放至靠近打點計時器處，先放開小車，再接通電源 B將打點計時器固定在平板上，并接好電路,變式訓(xùn)練1-1,C把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，下面吊著適當(dāng)重的鉤碼 D取下紙帶 E將平板一端抬高，輕推小車，使小車能在平板上做勻速運動 F將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔 將以上步驟完善后寫出合理的步驟順序_,解析：實驗中，為保證紙帶上的打點范圍，充分利用紙帶，應(yīng)先接通電源，后放開小車步驟A有錯誤；實驗中為保護打點計時器，打完紙帶應(yīng)立即關(guān)閉電源，步驟D有遺漏；為了處理數(shù)據(jù)時有可選擇性，實驗應(yīng)重復(fù)打三條紙帶，應(yīng)補充該步驟 答案：(1)步驟A中應(yīng)先通電，再放紙帶 (2)步驟D中取下

10、紙帶前應(yīng)先斷開電源 (3)補充步驟G：換上新紙帶，重復(fù)三次 步驟順序BFECADG,如下圖所示，在做“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗時，某同學(xué)得到一條用打點計時器打下的紙帶，并在其上取了A、B、C、D、E、F等6個計數(shù)點(每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個打點計時器打下的點沒有畫出)，打點計時器接的是50 Hz的低壓交流電源他將一把毫米刻度尺放在紙帶上，其零刻度和計數(shù)點A對齊,題型 2,根據(jù)紙帶數(shù)據(jù)判斷物體的速度隨時間變化的規(guī)律并求出加速度,例 2,(1)按照有效數(shù)字的讀數(shù)規(guī)則讀出相鄰計數(shù)點AB、BC、CD、DE、EF間的距離x1、x2、x3、x4、x5，它們依次為_cm、_cm、_cm、_cm

11、、_cm. (2)由以上數(shù)據(jù)計算打點計時器在打B、C、D、E各點時，物體的瞬時速度vB、vC、vD、vE依次是_m/s、_m/s、_m/s、_m/s.,(3)根據(jù)(2)中得到的數(shù)據(jù)，試在如下圖所給的坐標(biāo)系中，用作vt圖象的方法，根據(jù)圖象求物體的加速度a.,【解析】(1)毫米刻度尺讀數(shù)時應(yīng)估讀到毫米的下一位，故有效數(shù)字為0.01 cm，為了精確，先讀出總長度，依次作差，即確定x2時可先讀出AC、AB的長度，然后用x2ACAB計算；x3、x4、x5可依次類推確定答案依次為1.00 cm、1.44 cm、1.84 cm、2.24 cm、2.64 cm.,【答案】(1)1.001.441.842.24

12、2.64 (2)0.1220.1640.2040.244(3)0.41 m/s2,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0.02 s的計時器記錄小車做勻變速直線運動的紙帶如下圖所示，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.,變式訓(xùn)練2-1,(1)讀出距離：d11.20 cm，d2 _cm，d3_cm. (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) (3)小車的加速度大小a

13、_m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字),答案：(1)5.4012.00(2)0.21(3)0.60,在“測定勻變速直線運動的加速度”實驗中，下列方法中有助于減小實驗誤差的是() A選取計數(shù)點，把每打5個點的時間間隔作為一個時間單位 B使小車運動的加速度盡量小些 C舍去紙帶上開始時密集的點，只利用點跡清晰、點間間隔適當(dāng)?shù)哪且徊糠诌M行測量、計算 D適當(dāng)增加掛在細繩下鉤碼的個數(shù),例 3,【解析】選取計數(shù)點可以使相鄰點間的間隔增大，在用直尺測量這些點間的間隔時，在一次測量絕對誤差基本相同的情況下，相對誤差較小，因此選項A正確在實驗中如果小車運動的加速度過小，打出的點就很密，長度測量的相對誤差較大，測量的準(zhǔn)確度會降低，因此小車運動的加速度大一些較好,如果小車的加速度控制較好，以能在50 cm長的紙帶上清楚地取出78個計數(shù)點為宜，所以選項B是錯誤的若適當(dāng)增加掛在細繩下鉤碼的個數(shù)，意味著適當(dāng)增大小車運動的加速度所以選項D正確為了減小長度測量的相對誤差，舍去紙帶上過于密集，甚至分辨不清的點是必要的因此選項C