高中物理必修一第二章第一节-探究小车速度与时间变化规律优质课件精校版

1、 物理定律不能单靠物理定律不能单靠“思维思维”来获得，来获得，还应致力于观察和实验。还应致力于观察和实验。普朗克普朗克知识回顾知识回顾打点计时器可以测量什么物理量？打点计时器可以测量什么物理量？位移、时间位移、时间 （测量位移与时间的仪器）（测量位移与时间的仪器）位移位移用刻度尺测量用刻度尺测量时间时间两点的时间间隔为两点的时间间隔为0.02s0.02s通过打点计时器打出的纸带可以间接求什么物理量？通过打点计时器打出的纸带可以间接求什么物理量？可以求两点间的平均速度可以求两点间的平均速度一点的瞬时速度一点的瞬时速度加速度加速度smscmvv/26. 1/25.126202. 040. 145.

2、 6132smscmvv/02. 2/5 .202202. 045. 655.14354)/(05.1904. 026. 102. 2224smtvva知识回顾知识回顾 例例1：下图为某次实验打出的一条纸带，请求出第二：下图为某次实验打出的一条纸带，请求出第二点、第四点的瞬时速度及物体运动的加速度。点、第四点的瞬时速度及物体运动的加速度。一、提出问题一、提出问题 物体的运动通常是比较复杂的。放眼所见，物体的运动通常是比较复杂的。放眼所见，物体的运动规律各不相同。物体的运动规律各不相同。 我们如何探索物体运动所蕴含的规律呢？我们如何探索物体运动所蕴含的规律呢？ 要探究一个物体的运动随时间变化的规

3、律，要探究一个物体的运动随时间变化的规律，必须知道物体在不同时刻的速度，直接测量瞬时必须知道物体在不同时刻的速度，直接测量瞬时速度是比较困难的，我们可以借助打点计时器先速度是比较困难的，我们可以借助打点计时器先记录物体在不同时刻的位置，再通过对纸带的分记录物体在不同时刻的位置，再通过对纸带的分析，计算得到各个时刻的瞬时速度。析，计算得到各个时刻的瞬时速度。二、设计实验二、设计实验需要哪些仪器？需要哪些仪器？ 打点计时器、学生电源、导线、试验小车、打点计时器、学生电源、导线、试验小车、细绳、纸带、复写纸、带滑轮长木板细绳、纸带、复写纸、带滑轮长木板三、实验步骤三、实验步骤木板平放，并使滑轮伸出桌

4、面，把打点木板平放，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定，连接好电路计时器固定，连接好电路穿纸带；挂钩码。穿纸带；挂钩码。先接通电源，然后放开小车，让小车拖先接通电源，然后放开小车，让小车拖着纸带运动，打完一条后立即关闭电源。着纸带运动，打完一条后立即关闭电源。换纸带，加钩码，再做二次换纸带，加钩码，再做二次. .视频视频四、注意事项四、注意事项五、数据处理五、数据处理问题一：怎样选取纸带上的点？问题一：怎样选取纸带上的点？五、数据处理五、数据处理问题二：如何计算出所取点的瞬时速度？问题二：如何计算出所取点的瞬时速度？ 用求平均速度的方法来代替（用计算较用求平均速度的方法来代替（用计算较准确的平

5、均速度来代替。准确的平均速度来代替。位置位置0123时刻时刻t/s0.000.100.200.30速度速度v/ms-10.300.400.500.60五、数据处理五、数据处理问题三：问题三：如何处理计算出来的数据？如何处理计算出来的数据？1 1、将实验数据填入设计好的表格中。、将实验数据填入设计好的表格中。五、数据处理五、数据处理2 2、根据所得数据，选择合适的标度建立坐标系、根据所得数据，选择合适的标度建立坐标系（让图象尽量分布在坐标系平面的大部分面积）（让图象尽量分布在坐标系平面的大部分面积）3 3、描点：观察和思考点的分布规律。、描点：观察和思考点的分布规律。4 4、拟合：从点的分布可以

6、有很大把握地说这些、拟合：从点的分布可以有很大把握地说这些点应该在一条直线上，用直线拟合，让尽可能多点应该在一条直线上，用直线拟合，让尽可能多的点处在直线上，不在直线上的点应对称地分布的点处在直线上，不在直线上的点应对称地分布在直线两侧。在直线两侧。五、数据处理五、数据处理问题三：问题三：如何处理计算出来的数据？如何处理计算出来的数据？ 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.10 0 0.20 0.30. 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.10 0 0.20 0.30图像跟纵轴的交点表示什么？图像的倾斜程度表示什么？图像跟纵轴的交点表示什

7、么？图像的倾斜程度表示什么？三次实验在同一坐标纸上可以作出三条直线，为什么倾斜程三次实验在同一坐标纸上可以作出三条直线，为什么倾斜程度不同？度不同？思考思考链接例例2：在研究匀变速直线运动的实验中，算出小车经过各计：在研究匀变速直线运动的实验中，算出小车经过各计数点瞬时速度如下数点瞬时速度如下 计数点序号计数点序号123456计数点对应的时刻（计数点对应的时刻（s）0.100.200.300.400.500.60通过计数点的速度（通过计数点的速度（cms） 44.062.081.0100.0110.0168.0为了计算加速度，合理的方法是（为了计算加速度，合理的方法是（ ） A根据任意两计数点

8、的速度用公式算出加速度根据任意两计数点的速度用公式算出加速度B根据实验数据画出根据实验数据画出vt图，量出其倾角，由公式图，量出其倾角，由公式a = tg求求出加速度出加速度C根据实验数据画出根据实验数据画出vt 图，由图线上相距较远的两点所对图，由图线上相距较远的两点所对应的速度、时间，用公式应的速度、时间，用公式 算出加速度算出加速度D依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度小车的加速度 tva/ 例例3 3：在：在探究小车速度随时间变化的规律探究小车速度随时间变化的规律的实验中，的实验中，某同学的操作有以下步骤某同学

9、的操作有以下步骤 A A拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处放开纸带，再拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处放开纸带，再接通电源接通电源 B B将打点计时器固定在平板上，并接好电路将打点计时器固定在平板上，并接好电路 C C把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码当重的钩码 D D取下纸带取下纸带 E E将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔 其中错误或遗漏的步骤有（遗漏步骤可编上序号其中错误或遗漏的步骤有（遗漏步骤可编上序号G G、H H ） 将以上步骤完善后写出合理的步骤

10、顺序。将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序。 解析：（解析：（1）A中应先通电，再放纸带。（中应先通电，再放纸带。（2）D中取下纸带前中取下纸带前应先断开电源。（应先断开电源。（3）补充步骤）补充步骤F：换上新纸带，重复三次。：换上新纸带，重复三次。 步骤顺序为：步骤顺序为：BFCADGv实验时应注意：实验时应注意：v1固定打点计时器时应让限位孔处在长木固定打点计时器时应让限位孔处在长木板的中央位置。板的中央位置。v2滑轮不能过高。滑轮不能过高。v3应考虑复写纸与纸带的位置关系。应考虑复写纸与纸带的位置关系。v4钩码数量不能过多，长木板两端高低相钩码数量不能过多，长木板两端高低相差不能太大。差不

11、能太大。v5小车应由紧靠打点计时器处开始释放，小车应由紧靠打点计时器处开始释放，在撞击长木板末端前应让小车停止运动，防在撞击长木板末端前应让小车停止运动，防止小车从板上掉下来。止小车从板上掉下来。v6先接通电源，后让纸带运动。先接通电源，后让纸带运动。v7打点结束后立即关闭电源。打点结束后立即关闭电源。实验结论：实验结论：v小车的速度随时间的增加而均匀增加小车的速度随时间的增加而均匀增加v小车速度随时间逐渐增大；相同时间里，小车速度随时间逐渐增大；相同时间里，速度增量相同；成正比速度增量相同；成正比 v。v小车做匀加速直线运动小车做匀加速直线运动方法指导方法指导一、根据纸带判断物体速度随时间变

12、化的规律一、根据纸带判断物体速度随时间变化的规律例例1 在在“探究小车速度随时间变化的规律探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，图的实验中，图72甲给出了从甲给出了从0点开始，每点开始，每5个点取一个计数点的纸带，其中个点取一个计数点的纸带，其中0，1，2，3，4，5，6都为计数点都为计数点.测得：测得：x11.40 cm，x21.90 cm，x32.38 cm，x42.88 cm，x53.39 cm，x63.87 cm.那么：那么： (1)在计时器打出点在计时器打出点1,2,3,4,5时，小车的速度分别为：时，小车的速度分别为：v116.50 cm/s，v2_cm/s，v326.30 cm

13、/s，v431.35 cm/s，v5_cm/s.(2)在平在平面直角坐标系中作出面直角坐标系中作出vt图象图象(3)分析小车运动速度随时间变化的规律分析小车运动速度随时间变化的规律(2)利用描点法作出利用描点法作出vt 图象，如图图象，如图72乙乙所示所示.图图72乙乙(3)小车运动的小车运动的vt图象是一条倾斜向上的直线，说明速图象是一条倾斜向上的直线，说明速度随时间均匀增加，它们是度随时间均匀增加，它们是“线性关系线性关系”.答案答案 (1)21.4036.30(2)如图如图72乙所示乙所示(3)略略二、根据纸带求匀变速直线运动的加速度二、根据纸带求匀变速直线运动的加速度例例2 2 某同学

14、在某同学在“探究小车运动速度随时间变化的规律探究小车运动速度随时间变化的规律”的实验中，用打点计时器记录被小车拖动的纸带的运动情况，的实验中，用打点计时器记录被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共共7个计数点，其相个计数点，其相邻点间的距离如图邻点间的距离如图73甲所示，每两个相邻的计数点之间的甲所示，每两个相邻的计数点之间的时间间隔为时间间隔为0.1 s.图图73甲甲(1)若从纸带上打若从纸带上打A点的时刻开始计时，将点的时刻开始计时，将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在如图各个时刻的瞬时速度标在如图73乙所示的坐标纸上，并乙所示的坐标纸上

15、，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线图图73乙乙(2)计算加速度的大小是多少？计算加速度的大小是多少？根据计算得出的速度及其对应的时刻，得到如图根据计算得出的速度及其对应的时刻，得到如图73丙丙所示的所示的5个圆点，用描点法作出的小车瞬时速度随时间变化个圆点，用描点法作出的小车瞬时速度随时间变化的关系图线如图的关系图线如图73 丙所示丙所示图图73丙丙实例探究实例探究 在研究匀变速直线运动的实验中，算出小车在研究匀变速直线运动的实验中，算出小车经过各计数点瞬时速度如下经过各计数点瞬时速度如下 计数点序号计数点序号123456计数点对应的时刻（计数点对

16、应的时刻（s）0.100.200.300.400.500.60通过计数点的速度（通过计数点的速度（cms）44.062.081.0100.0 110.0 168.0为了计算加速度，合理的方法是（为了计算加速度，合理的方法是（ ） vA根据任意两计数点的速度用公式算出加速度根据任意两计数点的速度用公式算出加速度vB根据实验数据画出根据实验数据画出vt图，量出其倾角，由公式图，量出其倾角，由公式a = tan求出加速度求出加速度vC根据实验数据画出根据实验数据画出vt图，由图线上相距较远的两点图，由图线上相距较远的两点所对应的速度、时间，用公式算出加速度所对应的速度、时间，用公式算出加速度vD依次

17、算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度作为小车的加速度 Cv分析：方法分析：方法A偶然误差较大。方法偶然误差较大。方法D实际上也仅实际上也仅由始末两个速度决定，偶然误差也比较大，只有由始末两个速度决定，偶然误差也比较大，只有利用实验数据画出对应的利用实验数据画出对应的vt图，才可充分利用图，才可充分利用各次测量数据，减少偶然误差。由于在物理图象各次测量数据，减少偶然误差。由于在物理图象中，两坐标轴的分度大小往往是不相等的，根据中，两坐标轴的分度大小往往是不相等的，根据同一组数据，可以画出倾角不同的许多图线，方同一组数据，可以画出

18、倾角不同的许多图线，方法法B是错误的。正确的方法是根据图线找出不同是错误的。正确的方法是根据图线找出不同时刻所对应的速度值，然后利用公式算出加速度，时刻所对应的速度值，然后利用公式算出加速度，即方法即方法 C。v答案答案C v 例例2 2 在研究匀变速直线运动的实验中，某同学操作以下实验在研究匀变速直线运动的实验中，某同学操作以下实验步骤，其中错误或遗漏的步骤有（遗漏步骤可编上序号步骤，其中错误或遗漏的步骤有（遗漏步骤可编上序号G G、H H ）vA A拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处放开纸带，再接通拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处放开纸带，再接通电源电源vB B将打点计时器固定在平板

19、上，并接好电路将打点计时器固定在平板上，并接好电路vC C把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码的钩码vD D取下纸带取下纸带a avE E将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上做匀速运动将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上做匀速运动vF F将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔v将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序。将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序。 v解析：解析：v（1）问）问A中应先通电，再放纸带。中应先通电，再放纸带。v（2）D中取下纸带前应先断开电源。中取下纸带前应先断开电源。v（3）补充步骤）补充步骤G：换上新纸带，重复三次。：换上新纸带，重复三次。v步骤顺序为：步骤顺序为：BFECADG问题与练习：v1、质量都是m的物体在水平面上运动，则在下图所示的运动图像中表明物体做匀速直线运动的图像的是 ( )答案：A、Cx问题与练习：v 2、一枚自制的小火箭由地面竖直向上发射时的V-t图像如图所示，则火箭上升到最高点的位置对应图中的 ( )v AO点 BA点 C.B点 DC点答案：答案：D D问题与练习： v 3、甲、乙两车从平直公路上的同一处向同一方向