2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律（课件）-【高效课堂】2024-2025学年高中物理同步精品备课一体化资源（人教版2019必修第一册）

知 识 回 顾 1.速度的变化△v= . 2.加速度定义式：a= . 3.加速度的物理意义:描述物体 的物理量。 4.加速度的方向 ①加速运动，加速度的方向与初速度的方向 ； ②减速运动，加速度的方向与初速度的方向 。 5.从v-t图像看加速度 a、b图都在做 运动；c图在做 运动。 ①根据图线的倾斜方向可以判断加速度的 。 ②由图线的倾斜程度可以判断加速度的 ，即 =a= vt – vo 速度变化的快慢 相同 相反 匀减速直线 匀加速直线 方向 大小 tanθ 1 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 人教版高中物理 必修一 世界上第一条商业运行的磁悬浮列车——“上海磁浮”，已于2003年10月1日正式运营。据报道，上海磁浮线路总长33km，一次试车时全程行驶了约7min30s，其中以430km/h的最高速度行驶约30s。磁悬浮列车的行驶速度比汽车快得多，是不是它的加速度也会很大？ 学过这一章后请你根据报纸上的数据，再按照实际情况给出一些简化的假设，自己尝试着估算它的加速度。 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瞬时速度的方法。(科学探究) 2.知道小车在重物牵引下运动的速度随时间变化的规律。(科学探究) 3.通过列表法、图像法处理实验数据,并能够利用v-t图像分析小车的运动规律。(科学思维) 导入新课 寻求一种运动的特点和规律，一般要从某个具体事例开始。这一节我们研究小车在重物牵引下的运动，看看小车的速度是怎样随时间变化的。 一、实验探究 实验思路： 要研究小车在重物牵引下速度随时间变化的规律，你认为如何设计此实验？需要测量哪些物理量？选用什么器材？请你把自己研究的方案写出来，并和同学交流。 一、实验探究 要研究小车速度随时间变化的规律，就要想办法测量小车在不同时刻的 速度，而 具有此功能。如果用打点计时器测量速度，就可以如图2.1-1所示，把一端带有 的长铝板平放在实验桌上，铝板上放一个可以左右移动的小车，小车一端连接穿过打点计时器的 ，另一端连接绕过滑轮系有 的细绳。小车在槽码的牵引下运动，通过研究纸带上的信息，就可以知道小车运动的速度是怎样随时间变化的。 瞬时 打点计时器 滑轮 纸带 槽码 一、实验探究 1.进一步练习打点计时器的使用、纸带数据的处理和瞬时速度的测量方法。 2.用打点计时器研究小车在重物牵引下的运动,探究小车速度随时间变化的规律。 3.能运用v- t图像探究小车速度随时间变化的规律。 实验目的： 用一条直线把尽可能多的点连接起来，不在直线上的点均匀分布在直线两侧，距直线较远的点舍弃。 一、实验探究 1.利用打点计时器打出的纸带上记录的信息,通过公式可计算出各时刻的瞬时速度。 2.利用描点法作出小车的v-t图像,根据图像判断小车的运动性质。 3.利用v-t图像计算小车的加速度。 实验原理： v t 一、实验探究 小车、细绳、槽码、一端附有定滑轮的长铝板、打点计时器、低压交流学生电源、导线若干、纸带、刻度尺等。 实验仪器： 一、实验探究 1.把一端附有定滑轮的长铝板放在桌面上,并使定滑轮 ,把打点计时器固定在铝板上 定滑轮的一端,连接好电路,如图所示： 实验步骤： 防止细线与桌面边缘摩擦。 伸出桌面 远离 一、实验探究 2.把细绳拴在小车上,使细绳跨过定滑轮,并在下面挂上 的槽码,接通 ,待打点计时器 再放开小车,让小车拉着纸带运动,打完一条纸带后立即关闭电源。 3.换上新纸带,再重复操作 次。 4.在三条纸带中选择一条最清晰的,舍掉开头一些过于密集的点,找一个适当的点作为计时起点。 数量不宜太多，太多则运动太快，点迹太少；数量也不宜过少，太少则运动缓慢，点迹太密。以上都会造成误差。 合适 电源 打点稳定后 两 一、实验探究 5.选择连续的相隔0.1s的若干计数点进行测量,把数据填入事先设计好的表格中。 6.计算出各计数点的 速度,填入表格中。 7.增减所挂槽码数,再做两次实验。 8.实验完毕，整理器材。 瞬时 一、实验探究 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,待打点计时器打点稳定后再放开小车,当小车停止运动时应及时断开电源。 3.要防止槽码下落时小车跟滑轮相撞,当小车到达滑轮前应及时用手按住它。 4.牵引小车的槽码个数要适当,以免加速度过大而使纸带上的点太少,或者加速度太小而使各段位移差别不大,从而使误差增大。 5.要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点,一般在纸带上每五个点取一个计数点,即时间间隔为T=0.02s×5=0.1s。 一、实验探究 误差分析： 1.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。 2.作v-t图像时单位选择不合适或人为作图不准确带来误差。 3.纸带与限位孔间的摩擦阻力不均匀。 一、实验探究 A 先接通电源，再放开纸带 CFA 交流电 0.02 AC/CA BD/DB 二、数据处理 1.纸带的选取及测量 （1）在三条纸带中选择一条 的纸带。 （2）为了便于测量,舍掉开头一些 的点,找一个适当的点当作 (位置编号为0 ）。 （3）从该点开始,每5个 点取1个 点(两相邻计数点中间还有 个计时点)进行测量,两相邻计数点间的时间间隔T= s。 计数点 点迹最清晰 过于密集 计时起点 计时 计数 4 0.1 二、数据处理 2.数据采集 测量各个计数点到计时起点的距离x1、x2、x3、…,如图所示,然后计算出两个相邻计数点间的距离 Δx1= 、Δx2= 、Δx3=x3-x2、…,这样可以 。 因为Δx1、Δx2…相对较小，直接测量，会产生较大的偶然误差。 x1 x2-x1 减小相对误差 二、数据处理 3.计算速度： （1）由于小车做变速运动,因此要选取较 时间求平均速度,此时的平均速度与瞬时速度 ,方法是:以待求点为中间时刻,测出前后相邻的两计数点之间的距离 △xn和 △xn+1,则 vn== 。 T=0.1s） 短 相近 二、数据处理 （2）设计表格，记录相关数据。 二、数据处理 4.作v-t 图像,求解加速度 以速度v为纵轴、时间t为横轴建立平面直角坐标系,根据表中数据在坐标系中描点,观察点的分布规律,然后用一条 “拟合”这些点,作出描述小车运动的 v-t图像。 平滑的曲线(包括直线) 二、数据处理 5.分析图像,得出小车的运动规律 （1）直接分析图像的特点实验得出小车运动的v-t图像是一条 ,当时间增加相同的值△t时,速度也会增加相同的值△v,也就得出结论: 。 （2）分析得出函数关系式.既然小车的 v-t图像是一条倾斜直线,那么v随t变化的函数关系式为 ,这种关系称为 关系。 区别于正比关系y=kx v=kt+b 线性 小车的速度随时间均匀变化 倾斜的直线 二、数据处理 二、数据处理 三、由纸带求加速度的方法 1.由纸带求加速度的方法 如图所示的纸带各计数点 1、2、3、4、5、…所对应的速度分别是 v1、v2、v3、v4、v5、…,T 为相邻两计数点间的时间间隔。 三、由纸带求加速度的方法 （1）平均值法： =， =， =， =，…， = 求加速度的平均值 = = = 从结果看，真正参与运算的只有中间各点的瞬时速度在运算中都未起作用。 三、由纸带求加速度的方法 （2）逐差法： 分别以1、4，2、5，3、6等点的速度计算加速度，即 =， =， =， 则a= = = 两种方法的比较： 逐差法可使各点的瞬时速度都参与运算，可减小误差。而平均值法最终只有首、末两个速度数据参与运算，不能减小偶然误差，所以逐差法更好。 三、由纸带求加速度的方法 2.由图像求加速度 由多组数据描绘出v-t图像,v-t图像的斜率表示物体运动的 ,但一定要注意斜率不能由 k=tanα来求,而要运用k= 求解。 加速度 交流 220 V 应该先接通电源再释放小车 0.83 0.83 课堂小结 探究小车速度随时间的变化规律 实验探究 实验目的 实验原理 实验器材 实验步骤 数据处理 平均值法 图像法 贴纸法 注意事项 $$