1.实验：探究小车速度随时间变化的规律（教学课件）物理人教版2019必修第一册

人教版（2019）必修 第一册 1. 实验：探究小车速度随时间变化的规律 匀变速直线运动的研究 第二章 目录 学习目标 重点难点 课堂导入 探究新知 课堂小结 课堂练习 布置作业 1 2 3 4 5 6 7 2 01 02 03 04 物理观念 能建立加速度的概念，能从物理学的视角观察实验现象，并能正确分析小车运动的加速度 科学思维 通过实验的方式探究小车的速度变化。 科学探究 通过探究实验，让学生亲自动手，测量和分析数据，用实验数据描绘v-t图像，能根据图像分析速度随时间的变化特点以及加速度的特点。 科学态度与责任 培养学生实验探究能力，团队合作意识，科学严谨的学术素养。 学习目标 教学重点 教学重点 进行实验，正确操作，记录数据，正确进行实验操作。 分析数据，作出v-t图像，直观反应规律。 重点难点 课堂导入——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？ 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？ 课堂导入——复习与回顾 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？ 课堂导入——思考与讨论 01 PART 01 第一部分 实验思路 探究新知 8 1.实验方案： 探究新知 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 探究新知 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。 探究新知 02 PART 02 第二部分 进行实验 探究新知 12 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。 探究新知 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。 探究新知 03 PART 03 第三部分 数据记录 探究新知 15 (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？ 探究新知——思考与讨论 (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)。 探究新知——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… 探究新知——纸带的选取与测量 (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： 探究新知——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) 探究新知——不同计数点的瞬时速度计算 (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？ 探究新知——思考与讨论 (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？ 探究新知——思考与讨论 04 PART 04 第四部分 数据分析 探究新知 23 (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 探究新知——直观的方法：画出小车的v－t图像 探究新知——用计算机绘制v－t图像 探究新知——用计算机绘制v－t图像 探究新知——用计算机绘制v－t图像 (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？ 探究新知——思考与讨论 探究新知——实验视频演示 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。 探究新知——实验注意事项 课堂小结 探究小车速度随时间变化的规律 测量 实验思路 绘制 实验步骤 数据记录与分析 规范数据记录，正确处理数据，图像分析结果。 利用打点计时器和纸带计算瞬时速度 通过绘制v-t图像，研究小车的运动 1．在使用打点计时器的实验中，关于计数点间时间间隔的下列说法中正确的是（　　） A．每隔4个点取1个计数点，则计数点的时间间隔为0.08s B．每隔4个点取1个计数点，则计数点的时间间隔为0.10s C．每隔5个点取1个计数点，则计数点的时间间隔为0.2s D．每隔5个点取1个计数点，则计数点的时间间隔为0.10s 课堂练习 B 课堂练习 【答案】B 【详解】每隔4个点取一个计数点，则相邻计数点间有5个时间间隔，则计数点的时间间隔为0.10s，每隔5个点取1个计数点，则计数点的时间间隔为0.12s。 故选B。 2．在“测定匀变速直线运动加速度”的实验中，得到的记录纸带如右图所示，图中A、B、C 点为计数点，相邻两个计数点的时间间隔为0.10s。每两相邻的计数点之间有几个点未画出(　　) A．3 B．4 C．5 D．6 课堂练习 B 课堂练习 【答案】B 【详解】中学实验所用打点计时器的频率为周期为则则每两相邻的计数点之间有4个点未画出。故选B。 3．在“测量纸带的平均速度和瞬时速度”实验中，如图所示是利用打点计时器记录某物体运动情况的纸带。F点在E、G两点之间，EG两点间的位移用Δx表示，对应的时间用Δt表示。对于测量F点的瞬时速度，下列说法正确的是（　　） A．从理论上讲，选取包含F点在内的位移间隔越小，用计算的结果越接近于F点的瞬时速度 B．在实验中，用计算出来的F点的瞬时速度比实际速度偏小 C．从实验的角度看，如果选取包含F点在内的位移间隔越小，测量误差就会越小 D．从实验的角度看，测量误差与选取包含F点在内的位移间隔大小无关 课堂练习 A 课堂练习 【答案】A 【详解】从理论上讲，根据极限思想，选取包含F点在内的位移间隔越小，用计算的结果越接近于F点的瞬时速度，故A正确；在实验中，用计算出来的F点的瞬时速度比实际速度偏大，故B错误；从实验的角度看，如果选取包含F点在内的位移间隔越小，测量误差越大，故C、D错误。故选A。 4．如图所示，上图是电磁打点计时器的示意图，下图是该打点计时器在某次实验中打出的纸带，则以下说法中正确的是（　　） A．该打点计时器应接在直流电源上 B．纸带上两点间的时间间隔为 C．当打点计时器正常工作时，纸带上点迹越密的地方表示纸带的运动速度越大 D．若纸带上打出D、F两点的时间间隔为，两点间距为，则可以用大致表示打下E点时纸带的瞬时速度 课堂练习 D 课堂练习 【答案】D 【详解】A．电磁打点计时器接在交流电上，线圈内感应磁场把振片磁化后受永久磁铁作用而周期性振动，从而连续打点，如果接直流电则不会连续打点，A错误； B．因为交流电的频率为50Hz，所以打点周期为，即相邻两点间的时间间隔为，此选项中的两点没有指出是相邻的两点，B错误； C．根据速度的公式 打点周期固定，点迹越密则相同时间内走过位移越小，对应速度越小，C错误； D．用D、F两点的平均速度可以粗略表示E点的瞬时速度，且D、F两点离E点越近，算出的平均速度越接近E点的瞬时速度，D正确。 故选D。 5．下图为使用打点器研究物体做匀变速直线运动打出的纸带一部分，打点计时器接在频率为的交流电源上，以下说法正确的是（　　） A．使用打点计时器时应先释放纸带，再接通电源 B．由纸带可知，打计数点3时物体的速度 C．电磁打点计时器和电火花计时器的工作电源都是用低压交流电 D．纸带上点迹越稀疏，说明被测量的物体运动的越慢，故计数点4的速度小于计数点2 课堂练习 B 课堂练习 【答案】B 【详解】A．使用打点计时器时应先接通电源，再释放纸带，故A错误； B．打点计时器接在频率为的交流电源上，由图可知，相邻计数点间的时间间隔为中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度可得，打计数点3时物体的速度故B正确； C．电磁打点计时器的工作电源是低压交流电，电火花计时器的工作电源交流电，故C错误； D．纸带上点迹越稀疏，说明被测量的物体运动的越快，故计数点4的速度大于计数点2，故D错误。 故选B。 布置作业 1.认真阅读课本本节内容，并完成课后“练习与应用”； 2.完成分层作业。 谢谢聆听 谢谢聆听 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 $$