第二章 第1节 实验探究小车速度随时间变化的规律（课件PPT)-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年新教材高中物理必修第一册（人教版2019）

匀变速直线运动的研究 第二章　 第1节　实验：探究小车速度随时间变化的规律 课件使用说明 本课件使用Office2016制作，请使用相应软件打开并使用。 本课件文本框内容可编辑，单击文本框即可进行修改和编辑。 本课件理科公式均采用微软公式制作，如果您是Office2007或WPS 2021年4月份以前的版本，会出现包含公式及数字无法编辑的情况，请您升级软件享受更优质体验。 由于WPS软件原因，少量电脑可能存在理科公式无动画的问题，请您安装Office 2016或以上版本即可解决该问题。 课前·教材预案 课堂·深度探究 课末·随堂演练 课时作业（六） 　　[学习目标]1.进一步掌握打点计时器的使用、纸带的数据 处理和测量速度的方法（科学探究）.2.通过处理实验数据探 究小车的速度随时间变化的规律（科学探究）.3.会利用v－t图 像处理实验数据，能根据实验数据求加速度（科学思维）. 返回目录 物理　必修　第一册 　 课前·教材预案 知识点1　实验思路 1. 实验原理 （1）利用纸带计算瞬时速度：以纸带上某点为中间时刻取一 小段位移，用这段位移的 表示这点的瞬时速度. 平均速度　 返回目录 物理　必修　第一册 　 （2）用v－t图像表示小车的运动情况：以速度v为 ⁠、 时间t为 建立直角坐标系，用描点法画出小车的v－t图 像，图线的倾斜程度表示加速度的大小，如果v－t图像是一条 倾斜的直线，说明小车的速度是 的. 纵轴　 横轴　 均匀变化　 返回目录 物理　必修　第一册 　 2. 实验器材 打点计时器（带导线）、 、纸带、一端带有定滑 轮的长木板、小车、细绳、槽码、 、复写纸（墨 粉）、坐标纸. 交变电源　 刻度尺　 返回目录 物理　必修　第一册 　 知识点2　进行实验 1. 如图所示，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. 返回目录 物理　必修　第一册 　 2. 把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适 的钩码，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行，然后 把纸带穿过打点计时器，并把纸带的另一端固定在小车后面. 3. 把小车停在打点计时器处，先 ，后 ⁠ ，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，换上新纸带，重复实验三次. 接通电源　 释放小 车　 返回目录 物理　必修　第一册 　 知识点3　数据记录 1. 采集数据 舍掉纸带开头一些 的点，找一个适当的点作为计 时起点.可选择相隔0.1 s（或更短）的若干计数点进行测量. 如图所示，先测量出各个计数点到计时起点的距离：x1、x2、 x3、x4、x5…，再计算出相邻的两个计数点间的距离：Δx1＝ x1，Δx2＝x2－x1，Δx3＝x3－x2，Δx4＝x4－x3，Δx5＝x5－ x4，…，填入自己设计的表中. 过于密集　 返回目录 物理　必修　第一册 　 2. 求解并记录各计数点的瞬时速度 （1）各计数点对应的瞬时速度用平均速度来代替，即v1＝ ，v2＝，…，vn＝. T为相邻两个计数点间的时间间隔，若交变电源频率为50 Hz， 每5个点取一个计数点（中间隔4个点），则T＝0.1 s. 返回目录 物理　必修　第一册 　 （2）设计表格并记录相关数据 位置编号 0 1 2 3 4 5 6 … 时间t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 vⅠ/（m·s－1） vⅡ/（m·s－1） vⅢ/（m·s－1） … 返回目录 物理　必修　第一册 　 知识点4　数据分析 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，不在直线上 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 所示. 返回目录 物理　必修　第一册 　 3. 观察所得到的直线，分析小车速度随时间变化的规律. 4. 根据所画v－t图像求出小车运动的加速度a＝. 返回目录 物理　必修　第一册 　 知识点5　注意事项 1. 开始放开小车时，应使小车靠近打点计时器. 2. 先启动打点计时器，等打点稳定后，再放开小车. 3. 打点完毕，立即关闭电源. 4. 选取一条点迹清晰的纸带，舍掉开头点迹密集部分，选取 适当的计数点（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. 5. 不要分段测量各段距离，应尽可能地一次测量完毕（可统 一量出各计数点到计时起点的距离）. 6. 在坐标纸上画v－t图像时，注意坐标轴单位长度的选取，应 使图像大致布满坐标纸. 返回目录 物理　必修　第一册 　 课堂·深度探究 考点1　实验原理与操作 【例题1】在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中， （1）下列给出的器材中，有一部分已经选好了，请选出还需 要的器材. A. 电磁打点计时器　B. 天平　C. 低压交变电源　D. 低压直 流电源　E. 细绳和纸带　F. 槽码和小车　G. 秒表　H. 一端 有滑轮的长铝板　I. 刻度尺 选出的器材有AEFH，还需要 　　　　. 返回目录 物理　必修　第一册 　 （2）某同学按照以下步骤进行操作： A. 换上纸带重复做三次，选择一条较为理想的纸带； B. 将电磁打点计时器固定在长铝板上没有滑轮的一端，接上 电源； C. 把小车停在靠近电磁打点计时器的地方，先放开小车，再 启动电磁打点计时器； D. 断开电源，取下纸带； E. 把一条细绳拴在小车前端，绳跨过滑轮挂上槽码，把纸带 固定在小车后端并让纸带穿过电磁打点计时器. 返回目录 物理　必修　第一册 　 以上步骤有错误的是 　　　　（填步骤前的字母），应更正 为 　　　　　　　　　　　　　　　　；步骤合理的顺序 是 　　　　　　（填步骤前的字母）. 思维导引：根据实验原理和操作步骤，确定需要的实验器材； 根据实验步骤，确定操作中存在的错误，并加以改正. 思维导引： 返回目录 物理　必修　第一册 　 解析　（1）在本实验中，不需要测量小车和槽码的质量，因 此不需要天平，电磁打点计时器使用的是低压交变电源，因此 不需要直流电源，同时电磁打点计时器记录了小车的运动时 间，因此不需要秒表，测量点迹间的距离需要刻度尺，所以还 需要的器材是C、I. （2）以上步骤有错误的是C，应先启动电磁打点计时器，再放 开小车.根据组装器材、进行实验、数据处理的顺序知，操作 步骤顺序为BECDA. 答案　（1）C、I　（2）C　先启动电磁打点计时器，再放开 小车　BECDA 返回目录 物理　必修　第一册 　 【变式1】（多选） 某同学按如图所示的装置做“探究小车速 度随时间变化的规律”的实验. （1）图中仪器A叫作 　　　　，使用220 V 　　　　（选填 “交流”或“直流”）电源，释放小车前，小车应停 在 　　　　（选填“靠近”或“远离”）仪器A的位置. 返回目录 物理　必修　第一册 　 解析　（1）题图中仪器A叫作电火花计时器，使用220 V交 流电源，实验过程中，释放小车前，小车应停在靠近仪器A 的位置. 答案　（1）电火花计时器　交流　靠近 返回目录 物理　必修　第一册 　 （2）使用打点计时器分析小车运动情况的实验中，有以下基 本步骤： A. 释放小车让小车带着纸带运动 B. 固定好纸带 C. 把打点计时器固定在带定滑轮的长木板上 D. 接通电源进行打点 以上步骤的正确顺序是 　　　　. 返回目录 物理　必修　第一册 　 解析　（2）使用打点计时器来分析小车运动情况的实验中，基本步骤为：先把打点计时器固定好，再固定好纸带，再接通电源进行打点，之后释放小车，让小车带着纸带运动，故正确的顺序 是C、B、D、A. 答案　（2）CBDA 返回目录 物理　必修　第一册 　 考点2　实验数据处理 【例题2】在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中， 打点计时器使用的交变电源的频率为50 Hz，记录小车运动的 一段纸带如图甲所示，在纸带上选取A、B、C、D、E、F六个 计数点，相邻两计数点之间还有四个点未画出. 返回目录 物理　必修　第一册 　 （1）由纸带提供的数据求出打下C、E两点时小车的速度，填 入表中： 计数点序号 B C D E 计数点对应的时刻t/s 0 0.1 0.2 0.3 打下计数点时小车的速度v/ （m·s－1） 0.25 0.45 返回目录 物理　必修　第一册 　 （2）根据表中的数据，在图乙中作出小车运动的v－t图像，分 析可知小车速度随时间变化的规律为 　　　　. （3）根据作出的v－t图像可得小车运动的加速度为 　　　　m/s2.（结果保留两位有效数字） 返回目录 物理　必修　第一册 　 解析　（1）相邻两计数点间的时间间隔为T＝0.1 s，一段很 短时间内的平均速度可替代中间时刻的瞬时速度，则 vC＝＝＝0.35 m/s， vE＝＝＝0.55 m/s. 返回目录 物理　必修　第一册 　 （2）作出的v－t图像如图所示.小车运动的v－t图像是一条倾 斜的直线，说明小车速度随时间均匀增加. （3）由（2）中图线的斜率可求得加速度a＝＝1.0 m/s2. 答案：（1）0.35　0.55　（2）见解析图　见解析　（3）1.0 返回目录 物理　必修　第一册 　 处理纸带数据的方法 1. 处理纸带时，一定要分清计时点和计数点，搞清计数点之 间的时间间隔T. 2. 利用极限思想将平均值代替瞬时值是物理学中常用的方法. 纸带上某点的瞬时速度等于以此点为中间时刻的前、后相邻两 点间的平均速度. 3. 标度的选择要结合数据及其分布特点制定，以使图像在坐 标系中合理分布，大小适中. 返回目录 物理　必修　第一册 　 【变式2】某同学在做“探究小车速度随时间变化的规律”的 实验时，打点计时器所用电源的频率是50 Hz，在实验中得到 一条点迹清晰的纸带，他把某一点记作O，再依次选6个点作为 计数点，分别标以A、B、C、D、E和F，如图甲所示. （1）如果测得C、D两点相距2.70 cm，D、E两点相距2.90 cm，则在打D点时小车的速度是 　　　　m/s. 返回目录 物理　必修　第一册 　 解析　（1）vD＝＝＝1.40 m/s. 答案　（1）1.40　 返回目录 物理　必修　第一册 　 （2）该同学分别算出打各点时小车的速度，然后根据数据在v －t坐标系中已描好点，请在图乙中作出小车的v－t图像，并求 出小车的加速度a＝ 　　　　m/s2. 返回目录 物理　必修　第一册 　 解析　（2）小车的v－t图像如图所示，a＝＝5.00 m/s2. 答案　（2）见解析图　5.00 返回目录 物理　必修　第一册 　 课末·随堂演练 1. （实验原理与操作）（多选）在“探究小车速度随时间变 化规律”的实验中，下列操作中正确的是（　　） A. 在释放小车前，小车要靠近打点计时器 B. 打点计时器应放在长木板的有滑轮一端 C. 应先接通电源，后释放小车 D. 电火花计时器应使用低压交流电源 答案　AC 返回目录 物理　必修　第一册 　 解析　由于小车速度较快，且运动距离有限，打出的纸带长度 也有限，为了尽可能增加纸带长度，且在纸带上尽可能多地获 取间距适当的数据点，在释放小车前，小车要靠近打点计时 器，且应先接通电源，后释放小车，选项A、C正确；打点计 时器应放在长木板没有滑轮的一端，选项B错误；电火花计时 器应使用220 V交流电源，选项D错误. 返回目录 物理　必修　第一册 　 2. （实验数据处理）某同学利用图示装置研究小车的匀变速 直线运动. 返回目录 物理　必修　第一册 　 （1）实验中，必要的措施是 　　　　. A. 先释放小车再接通电源 B. 先接通电源再释放小车 C. 将小车放在靠近打点计时器的一端 D. 将小车放在远离打点计时器的一端 返回目录 物理　必修　第一册 　 解析　（1）实验时应先接通电源，待打点计时器打点稳定后 再释放小车，选项A错误，B正确；为了充分利用纸带获取多 的数据，应将小车放在靠近打点计时器的一端，选项C正确， D错误. 答案　（1）BC 返回目录 物理　必修　第一册 　 （2）他实验时将打点计时器接到频率为100 Hz的电源上，得 到一条纸带，打出的部分计数点如图所示（每相邻两个计数点 间还有9个点，图中未画出）. s1＝3.59 cm，s2＝4.41 cm，s3＝5.19 cm，s4＝5.97 cm，s5＝ 6.78 cm，s6＝7.64 cm，则小车的加速度a＝ 　　　　m/s2（充 分利用测量的数据），打点计时器在打点时小车的速度vB ＝ 　　　　m/s.（结果均保留两位有效数字） 返回目录 物理　必修　第一册 　 解析　（2）电源频率为100 Hz，则打点计时器每隔0.01 s打一个点，纸带上每相邻两个计数点间还有9个点，图中未画出，则知纸带上每相邻两个计数点间的时间间隔为T＝10×0.01 s＝0.1 s，a＝＝0.80 m/s2. 由中间时刻的瞬时速度等于平均速度，可得打点计时器在打B 点时小车的速度vB＝＝×10－2 m/s＝0.40 m/s. 答案　（2）0.80　0.40 返回目录 物理　必修　第一册 　 课时作业（六） 返回目录 物理　必修　第一册 　 制 作 者：状元桥 适用对象：高中学生 制作软件：Powerpoint2010、 Photoshop cs3 运行环境：WindowsXP以上操作系统 $$