第一章 实验 测量做直线运动物体的瞬时速度-【导与练】2023-2024学年高中物理必修第一册同步全程学习教学课件ppt（新教材，人教版）

实验:测量做直线运动物体的 瞬时速度 [定位·学习目标] 1.通过正确使用打点计时器,培养正确的实验习惯和科学的实验态度。 2.通过将极短时间内的平均速度近似为对应时刻的瞬时速度的极限思想,体会和掌握科学的思维方法。 3.通过描绘v-t图像的学习,培养处理图像问题的能力和科学探究能力。 探究·必备知识 突破·关键能力 探究·必备知识 物理 一、实验目的 1.巩固打点计时器的使用、纸带数据处理和测量瞬时速度的方法。 2.通过实验探究,体验如何从实验中获取数据,学会利用图像处理实验数据的科学方法。 探究·必备知识 突破·关键能力 二、知识储备 1.读数规则 (1)示例:如图所示,利用刻度尺可以读出点A的位置xA。图中使用分度值为1 mm的刻度尺,需要估读到毫米数的下一位,得到xA= 13.3 mm。其中的末位数“3”是估读的、不可靠的,xA的真实值在13 mm和14 mm之间。但是这个不可靠的数字“3”是有意义的,因为它表示点A在13 mm和14 mm两条刻度线之间,靠近中点但离13 mm刻度线稍近一些的位置。 探究·必备知识 突破·关键能力 (2)规则:测量仪器最小刻度以上的数值是可靠的,最小刻度以下的是不可靠的,测量结果需要估读,且估读到最小刻度的下一位数字。 2.有效数字 (1)定义:带有一位不可靠数字的近似数字叫作有效数字。例如,13.3 mm是3位有效数字,改写成1.33 cm 或 0.013 3 m仍然是3位有效数字。 探究·必备知识 突破·关键能力 (2)位数:一个数字从左边第一个非零数往右算,有几位数就是几位有效数字,如0.010 00是4位有效数字,左边的两个零不是,而右边的三个零是有效数字。有效数字只有最末一位数是不可靠的。 (3)书写:特别大或特别小的数字都要用科学计数法。如月地距离为3.84×108 m是3位有效数字,钨原子的半径为1.37×10-10 m也是3位有效数字。 三、实验器材 电磁打点计时器(含配套的电源等装置),纸带、毫米刻度尺、坐标纸等。 探究·必备知识 突破·关键能力 四、实验步骤 1.把电磁打点计时器固定在水平桌面上,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8 V的低压交变电源上。 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。 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n个点的间隔数为(n-1)个,则纸带的运动时间Δt=(n-1)×0.02 s。 5.用刻度尺分别测量出从开始计数的点到最后的点间的距离Δx。 探究·必备知识 突破·关键能力 五、数据分析 1.平均速度的测量 (1)取纸带上能够看清的某一点为起始点0,后面每5个点取一个计数点,分别用1,2,3,…标出这些计数点,则两相邻计数点之间的时间间隔Δt=0.10 s。 (2)用刻度尺测量出各计数点到起始点的距离x1,x2,…。 (3)计算两相邻计数点间的位移Δx。 探究·必备知识 突破·关键能力 2.瞬时速度的测量 探究·必备知识 突破·关键能力 3.描绘物体的v-t图像 位置 1 2 3 4 5 6 … x/m Δx/m Δt/s v/(m·s-1) 探究·必备知识 突破·关键能力 (2)建立平面直角坐标系,如图所示,根据测量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,即得到物体运动的v-t图像。 探究·必备知识 突破·关键能力 六、误差分析 1.利用平均速度代替运动物体在某计数点的瞬时速度会带来系统误差。可取以计数点为中心的较小位移Δx来求平均速度。 2.数据测量时存在误差,可以多次测量取平均值;作图、描点、连线存在偶然误差,可选取合适的坐标单位,利用坐标纸作图。 探究·必备知识 突破·关键能力 七、注意事项 1.实验前,应将打点计时器固定好,以免拉动纸带时晃动,并要先轻轻试拉纸带,应无明显的阻滞现象。 2.使用计时器打点时,应先接通电源,待打点计时器打点稳定后,再拉动纸带。 3.手拉动纸带时速度应快一些,以防点迹太密集。 4.使用电火花计时器时,安装纸带时应注意墨粉纸盘位于纸带上方;使用电磁打点计时器时,应让纸带穿过限位孔,压在复写纸下面。 探究·必备知识 突破·关键能力 5.打点计时器不能连续工作太长时间,打点完成后应立即关闭电源。 6.对纸带进行测量时,不要分段测量各段的位移,应该一次测量出各计数点到起始点O之间的距离。读数时应估读到毫米的下一位。 探究·必备知识 突破·关键能力 突破·关键能力 物理 要点一　实验原理与操作 [例1] 在测定速度的实验中,使用打点计时器(电源为频率为50 Hz的交流电源)测小车的速度,实验得到的一条纸带如图所示,0,1,2,3,4是选用的