2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 课件-2023-2024学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

2.1 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 课标定位 1.知道探究实验的一般步骤。 2.知道打点计时器的使用方法。 3.知道各点瞬时速度的求解方法。 4.根据纸带得到的数据，在坐标纸上画v-t图象。 素养阐释 1、物理观念：周期、计数点、瞬时速度 2、科学思维：通过实验增强学生对于速度随时间变化的理解，渗透“学以致用”的思想 一、实验目的 探究小车速度随时间变化的规律 研究小车在重物牵引下速度随时间变化的规律 1、如何设计此实验？ 2、需要测量哪些物理量？ 3、要想进行实验，需要哪些实验器材？ ？ 速度、时间 打点计时器 问题1：打点计时器可以直接记录的物理量是什么? 问题2：通过打点计时器可以间接测量什么物理量？ 两点间的平均速度 某点的瞬时速度 加速度 知识回顾 位移、时间 （测量位移与时间的仪器） 位移——用刻度尺测量 时间——打点周期T=1/f 实验思路 实验目的 用打点计时器研究小车在重物牵引下的运动，探究小车的速度随时间变化的规律。 实验思路 实验器材 打点计时器、导线、纸带、小车、细线、钩码、带滑轮的轨道、刻度尺 1．轨道放好，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定，连接好电路。 2．把纸带固定在小车的后端，并把纸带穿过打点计时器的限位孔。 3．小车前端连接细线，跨过滑轮，挂好钩码。 4．先接通电源，然后放开小车，让小车拖着纸带运动，打完一条纸 带后立即关闭电源。 5．更换纸带，改变钩码数（或者在小车上放置重物），重复实验。 实验步骤 注意事项 1．固定打点计时器时应让限位孔处在的轨道中央位置。 2．滑轮高度适宜，细绳应与轨道平行。 3．小车应由紧靠打点计时器处开始释放。 4．先接通电源，后释放小车，让纸带运动。 5．打点结束后立即关闭电源。 实验步骤 怎样分析和选取纸带上的点？ 选择所打纸带中最清晰的一条，舍掉开头一些过于密集的点，找一个适当的点当作计时点．若纸带上点与点之间的距离较小，可取多个间隔（一般取5个间隔）为一个计数间隔时间（间隔不再是0.02s），把数据填入表格．原则上取六、七个计数点为宜；给选取的点加标记。计算各点的瞬时速度,填入设计的表格中 数据处理 如何计算出所取点的速度？ 用求平均速度的方法来代替（用计算较准确的平均速度来代替），选择包括该点在内的一段位移（该点最好处在中间时刻位置）Δx，找出对应的时间Δt，用Δx／Δt作为该点的瞬时速度；对于选取的两个端点的速度暂时不计算（误差较大）；测量各个计数点之间的距离应考虑估读位、单位。 （1）利用v-t图像的斜率求加速度（图像法） 求小车加速度的方法 由多组数据描绘出v-t图像，而v-t图像的斜率表示物体运动的加速度，要运用 求解加速度。 注意： ①选取的两个点要在所画的图像上，不一定是实验数据； ②选取的两个点要离得尽量远一些，以减小实验误差； （2）通过纸带上获取的数据，利用加速度的定义式 求解加速度（定义法）,为后续学习逐差法做准备。 思考探究： 某小组同学通过实验得到一条纸带，如下图所示计算出纸带上各计数点0、1、2、3……，所对应的速度分别v1、v2、v3……，且每相邻两个计数点之间的时间间隔是T. 小车的瞬时速度随时间增大而增大。 思考:小车的具体运动规律是什么? - - 0.201 0.280 0.432 0.355 0.512 同理，可求出另外两条纸带的情况 任务：数据记录、分析 寻找规律 问题情景:如图所示为一组纸带及数据记录表格 问题 1.根据表中计算出的速度，你能看出小车的速度随时间如何变化吗? - - 0.201 0.280 0.355 0.432 0.512 2.怎样更直观、形象地反映小车速度随时间变化的规律? 3.作图前，怎样给坐标轴定标? 4.你能确定除描出点外的其它时刻小车的速度吗? 5.连线连续、平滑的依据是什么? 是否还应有其它考虑?是否所有的点都要在连线上? 6.小车运动的v－t图像是什么图形? 说明小车运动的速度随时间变化有什么规律? 7.你能从图线中得到有关运动的哪些信息? 数据分析 从表格数据中很难看出小车速度随时间变化的定量关系，可以考虑用v-t图像分析： (1)定标度：坐标轴的标度选取要合理，应使图象大致分布在坐标平面中央． (2)描点：描点时要用平行于两坐标轴的虚线标明该点的位置坐标．(所描的点一般用“·”标明) (3)连线：用一条曲线或直线“拟合”这些点． 仔细观察所描各点的分布情况．用一条直线“拟合”这些点，即让所画的直线连接尽可能多的点，不能