2022年高中物理必修第一册2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律 课件PPT

第一节实验：探究小车速度随时间变化的规律 课标定位学习目标：1.练习使用打点计时器及利用纸带求速度．2．应用v－t图象处理实验数据．重点难点：1.通过实验探索过程，学会物理规律探索的方法．2．尝试用v－t图象表示运动规律． 核心要点突破课堂互动讲练课前自主学案知能优化训练第一节 实验：探究小车速度随时间变化的规律 课前自主学案【实验目的】1．用打点计时器研究小车在重物牵引下的运动．2．探究小车速度随时间变化的规律．【实验原理】利用打点计时器打出的纸带上记录的数据．先计算各时刻物体的速度，再寻求速度与时间的关系．1．求纸带上某点迹瞬时速度一般用一小段时间内的平均速度代替．2．v－t图象上，图线的倾斜程度表示加速度的大小，如v－t图象是一条倾斜的直线，说明物体做匀变速直线运动． 【实验器材】电磁打点计时器(或电火花计时器)、低压交流电源、导线、纸带、带滑轮的长木板、小车、钩码、细线、复写纸片、刻度尺．【实验步骤】1．如图2－1－1所示，把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路．图2－1－1 2．把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上钩码，把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车的后面．3．把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列小点．4．换上新的纸带，重复实验两次．5．增减所挂钩码，按以上步骤再做两次实验． 核心要点突破一、数据处理1．表格法(1)从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开始一些比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个开始点，作为计数始点，以后依次每五个点取一个计数点，并标明0、1、2、3、4…，测量各计数点到0点的距离x，并记录填入表中.位置编号012345t/sx/mv/(m·s－1) (2)分别计算出与所求点相邻的两计数点之间的距离Δx1、Δx2、Δx3….(3)利用一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度求得各计数点1、2、3、4、5的瞬时速度，填入上面的表格中．(4)根据表格的数据，分析速度随时间怎么变化． 2．图象法(1)在坐标纸上建立直角坐标系，横轴表示时间，纵轴表示速度，并根据表格中的数据在坐标系中描点．(2)画一条直线，让这条直线通过尽可能多的点，不在线上的点均匀分布在直线的两侧，偏差比较大的点忽略不计，如图2－1－2所示．(3)观察所得到的直线，分析物体的速度随时间的变化规律．图2－1－2 二、误差分析1．木板的粗糙程度不同，摩擦不均匀．2．根据纸带测量的位移有误差，从而计算出的瞬时速度有误差．3．作v－t图象时单位选择不合适或人为作图不准确带来误差．三、注意事项1．开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器．2．先接通电源，等打点稳定后，再释放小车． 3．打点完毕，立即断开电源．4．要防止钩码落地，避免小车跟滑轮相碰，当小车到达滑轮前及时用手按住．5．选取一条点迹清晰的纸带，适当舍弃点密集部分，适当选取计数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的时间间隔T等于多少秒．6．在坐标纸上画v－t图象时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图象尽量分布在较大的坐标平面内． 课堂互动讲练对实验操作的考查类型一例1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G、H……)________．A．将小车安放至靠近打点计时器处，先放开小车，再接通电源B．将打点计时器固定在平板上，并接好电路C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码 D．取下纸带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F．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序________．【思路点拨】求解此题应把握以下两点：(1)实验中，应注意保护仪器，特别是打点计时器．(2)实验中，所得纸带打点范围要大，纸带要有可选择性． 【精讲精析】实验中，为保证纸带上的打点范围，充分利用纸带，应先接通电源，后放开小车．步骤A有错误；实验中为保护打点计时器，打完纸带应立即关闭电源，步骤D有遗漏；为了处理数据时有可选择性，实验应重复打三条纸带，应补充该步骤．【答案】(1)步骤A中应先通电，再放纸带(2)步骤D中取下纸带前应先断开电源(3)补充步骤G：换上新纸带，重复三次步骤顺序BFECADG 实验数据处理类型二(2011年厦门高一检测)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图2－1－3给出了从0点开始，每5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．测得：x1＝1.40cm，x2＝1.90cm，x3＝2.38cm，x4＝2.88cm，x5＝3.39cm，x6＝3.87cm.那么：图2－1－3例2 (1)在计时器打出点1、2、3、4、5时，小车的速度分别为：v1＝________cm/s，v2＝________cm/s，v3＝________cm/s，v4＝________cm/s，v5＝________cm/s.(2)在平面直角坐标系中作出速度－时间图象．(3)分析小车运动速度随时间变化的规律．【思路点拨】明确速度的求法，并建立坐标系分析物体的运动情况． (2)利用描点法作出v－t图象，如图2－1－4所示．图2－1－4(3)小车运动的v－t图象是一条倾斜的直线，说明速度随时间均匀增加，它们成“线性关系”． 【答案】(1)16.5021.4026.3031.3536.30(2)如图2－1－4所示(3)小车速度随时间均匀增加【方法总结】描点法是作图的一种最基本的方法，要特别注意以下三点：(1)准确性(标度要合适)．(2)作图时要先判断图象的大体走势，然后用平滑曲线“拟合”坐标系中的点，难以落在曲线上的点要大致均匀地分布在两侧，偏离线较远的点可删去．(3)要使图线分布在坐标纸中央．