第一章 第四节 测量直线运动物体的瞬时速度-【优化探究】2021-2022学年新教材高中物理必修第一册同步导学案（粤教版）课件PPT

粤教版物理·必修第一册 返回导航 下页 上页 第四节　测量直线运动物体的瞬时速度 粤教版物理·必修第一册 返回导航 下页 上页 实验必备 自主学习 实验过程 探究学习 实验研析 创新学习 课堂检测 素养达标 粤教版物理·必修第一册 返回导航 下页 上页 一、实验目的 1．了解两种打点计时器的结构和工作原理，并学会安装和使用。 2．掌握测量平均速度和瞬时速度的方法，学会用打出的纸带求平均速度和瞬时速度。 3．学会用v-t图像表示物体运动的规律。 4．掌握数字计时器的工作原理。 粤教版物理·必修第一册 返回导航 下页 上页 二、实验原理 1．测平均速度、瞬时速度的原理 与运动物体连在一起的纸带上打出的点记录了物体在不同时刻的位置，用刻度尺测出两个计数点间的位移Δx，这两点间的时间间隔Δt，则平均速度v＝eq \f(Δx,Δt)。当Δt很短时，可以认为eq \f(Δx,Δt)为t时刻的瞬时速度。 粤教版物理·必修第一册 返回导航 下页 上页 2．数字计时器计时原理 当宽度一定的物体通过光电门时，光线被挡住，数字计时器开始计时，当物体离开光电门时，数字计时器停止计时，这样就记录下物体遮挡一个光电门光线的短暂时间。 三、实验器材 电磁打点计时器(或电火花计时器)、学生电源(电火花计时器使用220 V交流电源)、数字计时器、刻度尺、纸带、复写纸、导线、坐标纸等。 粤教版物理·必修第一册 返回导航 下页 上页 一、打点计时器及其原理 电磁打点计时器 电火花计时器 结构示 意图 粤教版物理·必修第一册 返回导航 下页 上页 电磁打点计时器 电火花计时器 打点原理 电磁作用下振针上下周期性振动打点 脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴放电打点 工作电压 4～6 V交流电源 220 V交流电源 打点周期(电源频率为50 Hz) 0.02 s 0.02 s 阻力来源 纸带与限位孔、复写纸的摩擦，纸带与振针的摩擦 纸带与限位孔、墨粉纸盘的摩擦 功能 功能相同，都是计时仪器 粤教版物理·必修第一册 返回导航 下页 上页 二、实验步骤 1．把电磁打点计时器固定在桌子上，纸带穿过限位孔，把复写纸套在定位轴上，并且压在纸带上面。 2．把电磁打点计时器的两个接线柱接到4～6 V的低压交流电源上。 3．接通电源开关，用手水平拉动纸带，使它在水平方向上运动，纸带上就打下一系列点，随后关闭电源。 粤教版物理·必修第一册 返回导航 下页 上页 4．取下纸带，从能看得清的某个点开始，往后数出若干个点，如果共有n个点，那么这n个点的间隔数为n－1，则纸带的运动时间Δt＝(n－1)×0.02 s。 5．用刻度尺测量出这几个点间的距离Δx。 6．利用公式v＝eq \f(Δx,Δt)计算出纸带在这段时间内的平均速度。 粤教版物理·必修第一册 返回导航 下页 上页 7．把纸带上能看得清的某个点作为起始点O，以后的点分别标上A、B、C、D……作为“计数点”，如图所示，一次测出O到A、B、C……之间的距离x1、x2、x3…… 说明：计数点间的时间Δt的计算方法：每打n个点[或每隔(n－1)个点]取一个计数点的时间间隔Δt＝n×0.02 s。 粤教版物理·必修第一册 返回导航 下页 上页 三、数据处理 1．计算瞬时速度 设相邻两计数点间的时间间隔为T，则A、B、C、D……各点的瞬时速度分别为：vA＝eq \f(x2,2T)、vB＝eq \f(x3－x1,2T)、vC＝eq \f(x4－x2,2T)、vD＝eq \f(x5－x3,2T)…… 把数据填入下表，根据数据判断纸带是否做匀速运动。 位置 A B C D E F xn/m v/(m·s－1) 粤教版物理·必修第一册 返回导航 下页 上页 2．利用v-t图像分析物体的运动 (1)v-t图像：用横轴表示时间t，纵轴表示速度v，建立直角坐标系。根据测量的数据在坐标系中描点，然后用平滑的曲线把这些点连接起来，即得到如图所示的v-t图像。 (2)图像的意义：v-t图像直观地反映了速度随时间变化的情况，注意它不是物体运动的轨迹。 粤教版物理·必修第一册 返回导航 下页 上页 例如，如图所示是某质点做直线运动的v-t图像。 粤教版物理·必修第一册 返回导航 下页 上页 由v-t图像可知： ①在0～4 s内速度随时间不断增大，表示质点做加速运动； ②在4～8 s内速度不随时间变化，表示质点以15 m/s的速度做匀速直线运动； ③在8～10 s内速度随时间不断减小，表示质点做减速运动。 ④质点在t＝0 s、10 s时刻的速度均为0。 粤教版物理·必修第一册 返回导航 下页 上页 说明：图像法是处理实验数据的常用方法。 运用