第01讲 实验：探究小车速度随时间变化的规律（同步课件）-【上好课】2024-2025学年高一物理同步精品课堂（人教版2019必修第一册）

第二章 匀变速直线运动的研究 2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 人教版(2019)必修 第一册 Directory 目录 进行实验 01 新课引入 03 02 实验思路 数据记录 04 数据分析 05 课堂练习 06 conclusion 新课引入 01 观察与思考 动车和火箭在运动中都有速度的变化，且变化规律可能也不相同，我们应怎样探究速度随时间变化的规律呢？ 复习与回顾 我们上一章第三节已经学习了如何测量纸带的平均速度和瞬时速度，你是否可以简要的说明一下以下问题： (1)打点计时器在使用的时候应该注意哪些问题？ (2)如何选择纸带上的点？ (3)如何测量纸带上计数点的瞬时速度？ (4)如何做出v-t图像，v-t图像都告诉了我们哪些信息？ 思考与讨论 给你以下实验器材： 你认为如何设计一个实验来研究小车在重物牵引下速度随时间的变化规律？ conclusion 实验思路 02 实验思路 1.实验方案： 实验思路 让小车在木板上在重物的牵引下运动 槽码牵引小车在长木板上运动 需要测量小车运动不同时刻的速度 测量位移和时间 刻度尺测量位移 由纸带直接读出时间 2.利用打点计时器和纸带计算瞬时速度 计算瞬时速度 实验思路 3.用v－t图像表示小车的运动情况：以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，用描点法画出小车的v－t图像，进而探究速度与时间的关系。 conclusion 进行实验 03 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。 2.把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适的槽码，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。 进行实验 3.把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，后释放小车，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。 4.换上新纸带，重复实验两次。 5.增减所挂槽码，按以上步骤再做两次实验。 conclusion 数据记录 04 思路与讨论 (1)怎样选取合适的便于测量的纸带？ (2)如何选择纸带上合适的计数点？ (3)如何计算所选计数点的瞬时速度？ 1.纸带的选取与测量 (1)为了便于测量，一般舍掉开头一些过于密集的点迹，找一个适当的点作计时起点。 (2)每5个点(相隔0.1 s)取1个计数点进行测量(如图所示，相邻两点中间还有4个点未画出)。 1.纸带的选取与测量 (3)数据采集：量出各个计数点到计时零点的距离d1、d2、d3… 2.不同计数点的瞬时速度计算 (1)计算方法：利用第一章第3节所学方法得出各个计数点的瞬时速度，即： 2.不同计数点的瞬时速度计算 (2)数据记录 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 v1 / (m·s-1) v2 / (m·s-1) v3 / (m·s-1) 思路与讨论 (1)根据你的实验表格中的数据，说一说小车速度随时间变化有什么规律？ (2)根据你的实验表格中的数据，你能不能求一下某段时间内的加速度？ (3)你求得的不同时间段的加速度是多大呢？这个结果说明速度的变化是怎样的？ 思路与讨论 (4)如果不计算加速度，用什么方法可以形象地看出小车速度随时间变化的规律呢？ conclusion 数据分析 05 1.直观的方法：画出小车的v－t图像 (1)根据所得数据，选择合适的标度建系（图象尽量分布在坐标系平面的大部分面积） (2)根据所得数据确定点的位置,观察和思考点的分布规律。 (3)“拟合”图象：从点的分布可以有很大把握地说这些点应该在一条直线上，画出一条直线，让尽可能多的点处在这条直线上，其余均匀分布，去掉偏差太大的点 2.用计算机绘制v－t图像 2.用计算机绘制v－t图像 2.用计算机绘制v－t图像 思路与讨论 (1)t=0时刻的速度等于零吗？为什么？ (2)为什么画出的是一条直线？直线的斜率可以表示什么物理量？ (3)若某个点明显偏离直线，可能是什么原因及怎样处理？ (4)从图上可以看出小车的速度随时间怎样变化？ 实验视频演示 实验注意事项 1．固定打点计时器时应让限位孔处在长木板的中央位置。 2．滑轮不能过高,细绳应与木板平行. 3．小车应由紧靠打点计时器处开始释放，在撞击长木板末端前应让小车停止运动,防止小车从板上掉下来。 4．先接通电源，后让纸带运动。 5．打点结束后立即关闭电源。 conclusion 课堂练习 06 1．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下列做法不能减小实验误差的是（　　） A．选取计数点，把每打五个点的时间间隔作为一个时间单位 B．使小车运动的速度尽量小些 C．舍去纸带上密集的点，只利用点迹清晰、点间间隔适当的一部分进行测量、计算 D．选用各处平整程度相同的长木板做实验 B 【答案】B 【详解】A．选取计数点可以使用于测量和计算的相邻点间的间隔增大，在用直尺测量这些点间的距离时，在一次测量绝对误差基本相同的情况下，相对误差较小，故A正确，不符合题意； B．在实验中，如果小车运动的速度过小，打出的点很密，长度测量的相对误差较大，测量准确度会降低，因此小车的速度略大一些较好，故B错误，符合题意； C．为了减小长度测量的相对误差，应舍去纸带上过于密集的点，故C正确，不符合题意； D．如果实验中所用长木板各部分的平整程度不同，小车的速度变化会不均匀，从而导致实验误差增大，故D正确，不符合题意。故选B。 2．如图为某同学使用打点计时器所得到的一条纸带．图中前几个点模糊，因此从O点开始每隔4个点取一个计数点．试根据纸带判断以下说法正确的是（　　） A．左端与物体相连，相邻两计数点时间间隔为0.02s B．左端与物体相连，相邻两计数点时间间隔为0.1s C．右端与物体相连，相邻两计数点时间间隔为0.02s D．右端与物体相连，相邻两计数点时间间隔为0.1s B 【答案】B 【详解】由物体刚开始运动时速度比较小，点迹比较密集，可判断纸带左端与物体相连，由交流电频率为50Hz，知相邻两记时点时间间隔为0.02s，每隔4个点取一个计数点，计数点间的时间间隔 故选B。 3．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，使用电磁打点计时器（所用交流电的频率为50Hz），得到如图所示的纸带，图中的点为计数点，相邻两计数点间还有四个点未画出来，下列表述正确的是（　　） A．实验时应先放开纸带再接通电源 B．从纸带上不可能求出计数点C对应的速率 C．从纸带上可以求出计数点B对应的速率 D．相邻两个计数点间的时间间隔为0.02s C 【答案】C 【详解】A．在“研究匀变速直线运动”的实验中，实验时应先接通电源再放开纸带，A错误； BC．根据C点为B与D的中间时刻点，则有 ,故B错误； 同理可得 ,故C正确； D．由于相邻的计数点之间还有4个点没有画出，所以时间间隔应为0.1s，D错误。故选C。 4．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，根据相关要求回答下列问题： (1)实验中，电火花打点计时器所使用的电源为 （填“直流”或“交流”） V，若电源频率为50Hz，则它们每隔 s打一个点； (2)关于电火花打点计时器的使用，下列说法正确的是（ ） A．该实验需要用光滑轨道板 B．纸带上打的点越密，说明物体运动越慢 C．通过处理纸带信息，只能得到某段长度的平均速度 D．在测量物体速度时，先接通打点计时器的电源，后让物体运动 交流 0.02 BD 220 (3)如果当时电网中交变电流的频率是f＝49Hz，而做实验的同学并不知道，那么由此引起的系统误差将使速度的测量值 实际值（填“大于”、“小于”或“等于”）； (4)某小组在实验中取打出的纸带一部分如下图。已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出。则A、C两点的间距为 cm，打出D点时物块速度大小为 m/s（保留2位有效数字）。 大于 3.15 0.31 【答案】 交流 220 0.02 BD 大于 3.14~3.16 0.31 【详解】（1）[1] 电火花打点计时器所使用的电源为交流电源。 [2] 电火花打点计时器所使用的电源为交流电源电压为220V。 [3] 电源频率为50Hz，则它们每隔0.02s打一个点。 （2）[4] A．该实验只需要小车做匀变速直线运动即可，不必考虑摩擦力，不需要光滑轨道板，A错误； B．纸带上打的点越密，说明相等的时间间隔位移越小，即物体运动的越慢，B正确； C．通过测量纸带点迹的间距，根据平均速度的定义，可以得到某段长度的平均速度，C错误； D．实验过程应先接通电源，后释放物体，否则在纸带上留下的点很少，不利于数据的处理和减小误差，D正确。故选BD。 本节结束 谢谢观看 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 Sheet1 编号 计数点 时间t/s 计数点间位移∆d/m 计数点间时间T/s 计数点的速度v(m/s) 1 1 0.10 0.1 0.0000 2 2 0.20 0.1 0.0000 3 3 0.30 0.1 0.0000 4 4 0.40 0.1 0.0000 5 5 0.50 0.1 0.0000 Sheet1 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 时间 速度 纸带一的v-t图像 0 0 0 0 0 Sheet1 编号 计数点 时间t/s 计数点间位移∆d/m 计数点间时间T/s 计数点的速度v(m/s) 1 1 0.10 0.1 0.0000 2 2 0.20 0.1 0.0000 3 3 0.30 0.1 0.0000 4 4 0.40 0.1 0.0000 5 5 0.50 0.1 0.0000 Sheet1 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 时间 速度 纸带二的v-t图像 0 0 0 0 0 Sheet1 编号 计数点 时间t/s 计数点间位移∆d/m 计数点间时间T/s 计数点的速度v(m/s) 1 1 0.10 0.1 0.0000 2 2 0.20 0.1 0.0000 3 3 0.30 0.1 0.0000 4 4 0.40 0.1 0.0000 5 5 0.50 0.1 0.0000 Sheet1 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 时间 速度 纸带三的v-t图像 0 0 0 0 0 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.33 $$