高中物理必修一第二章第一节-探究小车速度与时间变化规律优质课件精校版

物理定律不能单靠“思维”来获得，还应致力于观察和实验。——普朗克知识回顾打点计时器可以测量什么物理量？位移、时间（测量位移与时间的仪器）位移——用刻度尺测量时间——两点的时间间隔为0.02s通过打点计时器打出的纸带可以间接求什么物理量？可以求两点间的平均速度→一点的瞬时速度→加速度smscmvv/26.1/25.126202.040.145.6132smscmvv/02.2/5.202202.045.655.14354)/(05.1904.026.102.2224smtvva知识回顾例1：下图为某次实验打出的一条纸带，请求出第二点、第四点的瞬时速度及物体运动的加速度。一、提出问题物体的运动通常是比较复杂的。放眼所见，物体的运动规律各不相同。我们如何探索物体运动所蕴含的规律呢？要探究一个物体的运动随时间变化的规律，必须知道物体在不同时刻的速度，直接测量瞬时速度是比较困难的，我们可以借助打点计时器先记录物体在不同时刻的位置，再通过对纸带的分析，计算得到各个时刻的瞬时速度。二、设计实验需要哪些仪器？打点计时器、学生电源、导线、试验小车、细绳、纸带、复写纸、带滑轮长木板三、实验步骤⑴木板平放，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定，连接好电路⑵穿纸带；挂钩码。⑶先接通电源，然后放开小车，让小车拖着纸带运动，打完一条后立即关闭电源。⑷换纸带，加钩码，再做二次.视频四、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。五、数据处理问题一：怎样选取纸带上的点？开头过于密集的点舍掉，从清楚的点开始,每隔五个间隔取一个计数点，(每两个计数点之间的时间间隔是0.1s）。0123五、数据处理问题二：如何计算出所取点的瞬时速度？用求平均速度的方法来代替（用计算较准确的平均速度来代替。01231.2cm1.6cm2.0cm2.4cm平均速度→瞬时速度（如何测△x）01231.2cm1.6cm2.0cm2.4cm位置0123时刻t/s0.000.100.200.30速度v/m·s-10.300.400.500.60五、数据处理问题三：如何处理计算出来的数据？1、将实验数据填入设计好的表格中。五、数据处理2、根据所得数据，选择合适的标度建立坐标系（让图象尽量分布在坐标系平面的大部分面积）3、描点：观察和思考点的分布规律。4、拟合：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，用直线拟合，让尽可能多的点处在直线上，不在直线上的点应对称地分布在直线两侧。五、数据处理问题三：如何处理计算出来的数据？v/m·s0.10-10.200.300.400.500.60t/s0.1000.200.30....v/m·s0.10-10.200.300.400.500.60t/s0.1000.200.30①②③图像跟纵轴的交点表示什么？图像的倾斜程度表示什么？三次实验在同一坐标纸上可以作出三条直线，为什么倾斜程度不同？思考链接例2：在研究匀变速直线运动的实验中，算出小车经过各计数点瞬时速度如下计数点序号123456计数点对应的时刻（s）0.100.200.300.400.500.60通过计数点的速度（cm／s）44.062.081.0100.0110.0168.0为了计算加速度，合理的方法是（）A．根据任意两计数点的速度用公式算出加速度B．根据实验数据画出v－t图，量出其倾角，由公式a=tgα求出加速度C．根据实验数据画出v－t图，由图线上相距较远的两点所对应的速度、时间，用公式算出加速度D．依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度tva/例3：在《探究小车速度随时间变化的规律》的实验中，某同学的操作有以下步骤A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处放开纸带，再接通电源B．将打点计时器固定在平板上，并接好电路C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码D．取下纸带E．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔其中错误或遗漏的步骤有（遗漏步骤可编上序号G、H…）将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序。解析：（1）A中应先通电，再放纸带。（2）D中取下纸带前应先断开电源。（3）补充步骤F：换上新纸带，重复三次。步骤顺序为：BFCADG实验时应注意：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。3．应考虑复写纸与纸带的位置关系。4．钩码数量不能过多，长木板两端高低相差不能太大。5．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。6．先接通电源，后让纸带运动。7．打点结束后立即关闭电源。７实验结论：小车的速度随时间的增加而均匀增加小车速度随时间逐渐增大；相同时间里，速度增量相同；成正比……。。。。。。小车做匀加速直线运动方法指导一、根据纸带判断物体速度随时间变化的规律例1在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，图7－2甲给出了从0点开始，每5个点取一个计数点的纸带，其中0，1，2，3，4，5，6都为计数点.测得：x1＝1.40cm，x2＝1.90cm，x3＝2.38cm，x4＝2.88cm，x5＝3.39cm，x6＝3.87cm.那么：(1)在计时器打出点1,2,3,4,5时，小车的速度分别为：v1＝16.50cm/s，v2＝________cm/s，v3＝26.30cm/s，v4＝31.35cm/s，v5＝________cm/s.(2)在平面直角坐标系中作出v－t图象．(3)分析小车运动速度随时间变化的规律．解析(1)显然，两相邻的计数点之间的时间间隔T＝0.02×5s＝0.1s，对应各点的速度分别为：v2＝x2＋x32T＝1.90＋2.382×0.1cm/s＝21.40cm/sv5＝x5＋x62T＝3.39＋3.872×0.1cm/s＝36.30cm/s.(2)利用描点法作出v－t图象，如图7－2乙所示.图7－2乙(3)小车运动的v－t图象是一条倾斜向上的直线，说明速度随时间均匀增加，它们是“线性关系”.答案(1)21.4036.30(2)如图7－2乙所示(3)略二、根据纸带求匀变速直线运动的加速度例2某同学在“探究小车运动速度随时间变化的规律”的实验中，用打点计时器记录被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，其相邻点间的距离如图7－3甲所示，每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.1s.图7－3甲(1)若从纸带上打A点的时刻开始计时，将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在如图7－3乙所示的坐标纸上，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线．图7－3乙(2)计算加速度的大小是多少？解析(1)由v＝ΔxΔt得小车的速度分别为：vB＝xAC2T＝0.400m/svC＝xbd2T＝0.479m/svD＝xCE2T＝0.560m/svE＝xDF2T＝0.640m/svF＝xEG2T＝0.721m/s根据计算得出的速度及其对应的时刻，得到如图7－3丙所示的5个圆点，用描点法作出的小车瞬时速度随时间变化的关系图线如图7－3丙所示．图7－3丙(2)在速度图象上选取两点，如0.1s对应的点和0.4s对应的点，坐标分别为(0.1,0.4)和(0.4，0.64)，此时计算出斜率就是加速度的大小．a＝ΔvΔt＝0.640－0.4000.4－0.1m/s2＝0.8m/s2.答案(1)如图7－3丙所示(2)0.8m/s2点评在分析纸带数据时，沿用第一章求瞬时速度的方法，即vn＝xn＋xn＋12T，求出各点的速度，作图象时要进行线性拟合，由图象特点知直线的斜率ΔvΔt应为物体运动的加速度．实例探究１．在研究匀变速直线运动的实验中，算出小车经过各计数点瞬时速度如下计数点序号123456计数点对应的时刻（s）0.100.200.300.400.500.60通过计数点的速度（cm／s）44.062.081.0100.0110.0168.0为了计算加速度，合理的方法是（）A．根据任意两计数点的速度用公式算出加速度B．根据实验数据画出v－t图，量出其倾角，由公式a=tanθ求出加速度C．根据实验数据画出v－t图，由图线上相距较远的两点所对应的速度、时间，用公式算出加速度D．依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度C分析：方法A偶然误差较大。方法D实际上也仅由始末两个速度决定，偶然误差也比较大，只有利用实验数据画出对应的v－t图，才可充分利用各次测量数据，减少偶然误差。由于在物理图象中，两坐标轴的分度大小往往是不相等的，根据同一组数据，可以画出倾角不同的许多图线，方法B是错误的。正确的方法是根据图线找出不同时刻所对应的速度值，然后利用公式算出加速度，即方法C。答案C例2在研究匀变速直线运动的实验中，某同学操作以下实验步骤，其中错误或遗漏的步骤有（遗漏步骤可编上序号G、H……）A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处放开纸带，再接通电源B．将打点计时器固定在平板上，并接好电路C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码D．取下纸带aE．将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上做匀速运动F．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序。解析：（1）问A中应先通电，再放纸带。（2）D中取下纸带前应先断开电源。（3）补充步骤G：换上新纸带，重复三次。步骤顺序为：BFECADG问题与练习：1、质量都是m的物体在水平面上运动，则在下图所示的运动图像中表明物体做匀速直线运动的图像的是()答案：A、Cx问题与练习：2、一枚自制的小火箭由地面竖直向上发射时的V-t图像如图所示，则火箭上升到最高点的位置对应图中的()A．O点B．A点C.B点D．C点答案：D问题与练习：3、有一物体做直线运动，其速度图线如图所示．那么，物体的加速度和速度方向相同的时间间隔t为()A、只有0t2sB、只有2st4sC0t2s和5st6sD、0t2s和6st8s答案：C问题与练习：4、某物体运动的V-t图像如图所示，下列说法中正确的是()A、物体在1s末和3s末运动方向发生变化B、物体在2s末回到出发点C、物体在2s末和4s末时速度为零D、物体始终向前运动答案：CD问题与练习：5、汽车运动的V-t图像如下图所示，则汽车在50s末的加速度是______m/s2，在20s末的加速度是______m/s2，200s内的平均速度是_____m/s．00.25-0.05问题与练习：6、如图给出了汽车从A点出发到B点做直线运动的V-t图像，根据图像填空．(1)在0～40s内汽车做______运动，加速度是______．(2)在40s～120s内汽车做________运动，加速度是_________．(3)在120s～200s内汽车做________运动，加速度是______，发生位移是_______。(4)由图像得到汽车从A点开始到速度大小为10m/s时所需的时间_________。匀加速0.5m/s2匀速直线0匀减速-0.25m/s2800m20s,160s