人教版高中物理必修一 （实验：探究小车速度随时间变化的规律）匀变速直线运动的研究教育教学课件

实验：探究小车速度随时间变化的规律第二章匀变速直线运动的研究

新课引入引入新课回忆一下上一章所学过的内容引入新课深入地研究运动需要知道物理量之间的关系引入新课研究小车在重物牵引下的运动内容讲解一、实验目的研究小车在重物牵引下速度随时间变化的规律二、实验原理与实验设计如何设计实验测量哪些物理量怎样测量这些物理量三、实验器材需要哪些器材三、实验器材打点计时器（及相配套的电源、复写纸、导线）、轨道、小车、细线、钩码、刻度尺、纸带四、进行实验（1）装置器材，把小车停在靠近打点计时器的位置。（2）启动计时器，然后放开小车，让它拖着纸带运动。（3）等小车运动至轨道的另一端，立即关闭电源。（4）增减所挂的钩码（或在小车上放置重物），更换纸带，再做两次实验。实验步骤四、进行实验（1）先接通电源，再施放小车。（2）打点完毕立即关闭电源。注意事项五、处理数据处理数据（1）舍弃纸带开头一些过于密集的点。（2）可选择一定间隔（如0.1s）的数据点进行测量，并求出打这些点时的瞬时速度。（3）对于增减钩码后的两条纸带，重复上面的步骤。六、分析数据线性拟合数据的方法（1）尽可能多得让数据点落在这条直线上。（2）舍弃个别的离要作的这条直线较远的点。（3）若不能让所有的点都落在要作的这条直线上，则这些点平均分布在这条直线的两侧。典题剖析典题剖析例1

在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，某同学的实验操作步骤如下，试找出其中的错误和遗漏的步骤(遗漏步骤可编上序号G)。A.拉住纸带，将小车移到靠近打点计时器的一端后，放开纸带，再接通电源B.将打点计时器固定在长木板无滑轮一端，并接好电路C.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当的钩码D.取下纸带，再断开电源E.将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔F.从所打的纸带中选取理想的纸带进行测量分析错误和遗漏：（1）______________________________________________________________（2）______________________________________________________________（3）G：___________________________________________________________正确的步骤顺序为：____________________________A中应先接通电源，再放开纸带D中应先断开电源，再取下纸带换上新纸带，重复实验两次BECADGF典题剖析例2在用电火花计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，图甲是一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点间还有四个点未画出。(电源频率为50Hz)(1)根据运动学有关公式可求得vB＝1.38m/s，vC＝________m/s，vD＝3.90m/s(保留三位有效数字)。2.64典题剖析例2在用电火花计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，图甲是一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点间还有四个点未画出。(电源频率为50Hz)(2)利用求得的数值在图乙所示坐标纸上作出小车的v－t图象(从打A点时开始计时).利用纸带上的数据求出小车运动的加速度a＝________m/s2(保留三位有效数字)。12.6典题剖析例2在用电火花计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，图甲是一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点间还有四个点未画出。(电源频率为50Hz)(3)将图线延长与纵轴相交，交点的纵坐标是0.12m/s，此交点的物理意义是：___________________________________________________________。此交点表示A点开始计时时，小车的速度为0.12m/s课堂小结课堂小结第二章匀变速直线运动的研究2.1

实验：探究小车速度随时间变化的规律

目录一、上节回溯三、小结四、练习二、知识讲解一、上节回溯1．加速度2．v-t

图像3．两种打点计时器研究某一种运动的特点和规律，一般要从某个具体事例开始。高铁出站时，可以近似看成变速直线运动，那么在它出站的过程中，速度随时间是怎么变化的？问题引入二、知识讲解——实验思路我们用重物牵引小车的运动代替高铁出站的过程进行研究，那么要研究小车的速度随时间变化的规律，我们该如何设计这个实验？又要测量哪些物理量？选用什么器材？实验原理要探究小车速度随时间变化的规律，就要测量小车在不同时刻的瞬时速度，这就要用到打点计时器。二、知识讲解——实验思路回顾用打点计时器测量瞬时速度，需要哪些实验器材？本实验又需要哪些实验器材？实验仪器打点计时器（带导线）、交变电源、纸带、一端带有定滑轮的长木板、小车、细绳、槽码、刻度尺、复写纸、坐标纸。二、知识讲解——实验思路除了利用打点计时器来设计这个实验外，我们还可以利用什么来测量小车的瞬时速度？拓展学习还可以利用“位移传感器”、“光电门”等技术手段更加精准的去测量小车的瞬时速度。二、知识讲解——实验思路实验步骤（1）要把打点计时器固定在长木板上，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面。（2）把小车停在靠近打点计时器的位置。（为什么？）（3）启动计时器，然后放开小车，让小车拖着纸带运动，纸带打完后立即关闭电源。（4）换上新纸带，增减所挂槽码（或在小车上放置重物）重复操作两次。（为什么？）二、知识讲解——进行实验数据记录为了便于测量，舍弃开头一些密集的点，从一个适当的点开始作为计数0点，之后每隔0.1s（或更短）取一个计数点进行测量，记入自己设计的表格。回顾第一章测量瞬时速度的实验计算各点的瞬时速度的方法，计算本实验中各点的瞬时速度，记录各点的瞬时速度。位置编号0123456时间t/s00.10.20.30.40.50.6v1/(m·s-1)v2/(m·s-1)v3/(m·s-1)二、知识讲解——进行实验注意事项纸带穿过限位孔后，即要与木板平面平行，也要与小车、定滑轮、槽码拉线在一条直线上，且沿木板纵轴中心线方向。要选择各车轮受力均衡的小车，确保小车运动过程是沿木板纵轴方向的直线。加速度不能太小，避免相对误差较大。计数点的间隔不能太大，也不能过小。二、知识讲解——进行实验思考根据表中数据，小车随时间变化有什么规律？速度的变化快慢，应该怎么分析呢？请分析各加速度，看看有什么规律？如果不计算加速度，有什么好方法可以形象的看出小车速度随时间变化的规律？二、知识讲解——数据处理绘制v-t图像以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系；标出物理量和单位；合理标定横纵坐标轴分度；根据数据表格中的数据，在坐标系中描出坐标点；用一条平滑曲线（包括直线）“拟合”这些点。画图线时要使它两侧的点数大致相同。二、知识讲解——数据处理根据实验测得的数据描出的坐标点并不是全都落在直线上，只能大致分布在直线两侧。因此，v-t

图像是实际情况的理想化，是研究实际运动抽象出的一种理想化运动模型。绘制v-t图像v

/(m·s-1)t

/sO由图像可以看出，速度随时间均匀变化，所以本实验中小车做的是一个速度均匀变化的直线运动。二、知识讲解——数据处理信息技术的发展使得我们处理数据更加的简单，借助常用的数表软件，可以迅速、准确地根据表格中的数据作出v-t图像，甚至能够写出图像所代表的公式。用计算机绘制v-t图像二、知识讲解——数据处理1．实验原理2．实验仪器3．实验步骤4．数据分析：（1）v-t图像是一个理想化的运动模型（2）小车的速度随时间均匀变化三、小结四、练习1．列车沿长直坡路向下行驶。开始时速度表上的示数是54km/h，以后每5s读取一次数据，见表2。（1）在表中填写以m·s-1为单位表示的速度值。（2）作出列车速度与时间关系的v-t图像。时间t/s051015202530速度v/(km·h-1)54596570768186速度v/(m·s-1)表2

列车速度表答：（1）15；16；18；19；21；23；242．下列实验过程中正确使用打点计时器的步骤顺序是（）启动电源，让小车水平拉动纸带，纸带上就打出一行小点关掉电源取下纸带，从能够看清的某个点开始，往后每5个点取一个计数点了解打点计时器的结构，然后把它固定在长木板上把纸带装好用刻度尺测量从第一个点到每一个计数点的距离A．④⑤①②③⑥B．④⑤①⑥③②

C．④⑤①③②⑥D．④⑤①②⑥③

A四、练习3．关于“探究小车速度随时间变化的规律”的实验操作，下列说法错误的是