【人教版】高中物理必修一：2.1《实验、探究小车速度随时间变化的规律》ppt课件

成才之路·物理路漫漫其修远兮吾将上下而求索人教版·必修1匀变速直线运动的研究第二章在生活中，高山滑雪、汽车启动、百米赛跑……；在自然界里，物体下落、猎豹捕食，蚂蚁搬家……这些物体的运动，大多是变速运动，其运动规律比较复杂。本章在掌握了描述运动学的几个物理量的基础上，具体研究一种最简单的变速运动——匀变速直线运动的规律。本章的探究不是从抽象的概念出发，而是先让同学们探究小车在重物牵引下做的变速运动，观察、记录小车随时间变化的情况。然后从实例出发，学习匀变速直线运动的速度与时间的关系、位移与时间的关系、位移与速度的关系。最后研究最简单的匀加速直线运动——自由落体运动，领会伽利略对自由落体运动的研究方法对近代科学的影响。本章的重点是匀变速直线运动的规律，难点是应用匀变速直线运动的规律解决有关问题，特别是图象法和数学知识的运用。1．本章规律多，公式和推论多，学习中注意不要去死记硬背这些规律和公式，重要的是领会概念的实质，把握公式的来龙去脉，要通过一些具体的实例，通过实际物理现象的分析、物理过程的认识，构建正确的物理情景，逐步形成良好的思维习惯。2．重视物理过程的分析，特别是多解问题的分析，要选择合适的规律，找准过程的连接点。注意运用数学工具(如图象、函数)分析物理过程及临界状态量，例如解决追及与相遇问题。3．要有意识地培养自己画运动示意图分析复杂运动的习惯，这样运动过程会变得形象、直观，便于研究。解题时要思路开阔，通过联想比较，筛选最简洁的解题公式。另外还要注意总结分析问题的方法，除了常用的解析法，还有图象法、比例法、极值法、逆向转换法等。1实验：探究小车速度随时间变化的规律第二章课堂情景切入2知识自主梳理3重点难点突破4考点题型设计5学习目标定位1课时作业6学习目标定位※掌握实验原理及实验仪器的安装与使用※※学会用图象法处理实验数据※能根据“v－t”图象描述小车的运动规律课堂情景切入要探究一个物体的速度随时间变化的规律，必须知道物体在不同时刻的速度，但直接测量物体的速度是不容易的。请同学们思索一下怎样利用下面的实验装置，探究小车速度随时间的变化规律。知识自主梳理实验原理1．瞬时速度的计算：各计数点的瞬时速度可用以该点为中间时刻的一段时间内的________速度来代替：vn＝xn＋xn＋12T2．根据v－t图象判断运动性质：用描点法可作出小车的v－t图象，根据图象的________可判断小车的运动性质。3．加速度的计算：利用v－t图象的________求出小车的加速度。平均形状斜率打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、复写纸片、细绳、钩码、刻度尺、导线、________电源。实验器材交流1．(如图所示)把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上远离滑轮的一端，连接好电路。实验步骤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_______________，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的后面。3．把小车停靠在打点计时器处，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的小点。4．换上新的纸带，重复实验两次。5．增减所挂钩码，按以上步骤再做两次实验。平稳地滑行接通电源释放小车1．在几条纸带中选择一条________，为了便于测量，________开头一些过于密集的点迹，找一个适当的点当做计时________。2．计算出各计数点的________速度，填入设计好的表格中。3．以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，根据表中v、t数据，在直角坐标系中描点，探究小车________随时间变化的规律。数据处理最理想的舍掉起点瞬时速度重点难点突破一、实验数据处理的方法1．表格法(1)从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开始一些比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个开始点，作为计数始点，以后依次每五个点取一个计数点，并标明0、1、2、3、4…，测量各计数点到0点的距离x，并记录填入表中。位置编号012345时间t/sx/mv/(m·s－1)(2)分别计算出与所求点相邻的两计数点之间的距离Δx1、Δx2、Δx3…。(3)利用一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度求得各计数点1、2、3、4、5的瞬时速度，填入上面的表格中。(4)根据表格的数据，分析速度随时间怎么变化。2．图象法(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。(3)观察所得到的直线，分析物体的速度随时间的变化规律。(4)据所画v－t图象求出小车运动的加速度a＝ΔvΔt。二、误差分析1．木板的粗糙程度不同，摩擦不均匀。2．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。3．作v－t图象时单位选择不合适或人为作图不准确带来误差。三、实验注意事项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，计时器工作后，再放开小车，当小车停止运动时及时断开电源。3．要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞，当小车到达滑轮前及时用手按住它。4．牵引小车的钩码个数要适当，以免加速度过大而使纸带上的点太少，或者加速度太小，而使各段位移无多大差别，从而使误差增大，加速度的大小以能在50cm长的纸带上清楚地取得六、七个计数点为宜。5．要区别计时器打出的点与人为选取的计数点，一般在纸带上每隔四个点取一个计数点，即时间间隔为T＝0.02×5s＝0.1s。6．不要分段测量各段位移，应尽可能地一次测量完毕(可先统一量出各计数点到计数起点O之间的距离)。读数时应估读到毫米的下一位。7．描点时最好用坐标纸，在纵、横轴上选取合适的单位，用细铅笔认真描点。考点题型设计在探究小车速度随时间变化的规律实验中，某同学操作中有以下实验步骤，其中有错误或遗漏的步骤。(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先放开纸带，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；对实验操作过程的掌握E．将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上平稳地滑行；F．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔。(1)所列步骤中有错误的是：__________________。(2)遗漏的步骤：__________________。(3)将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序：________________________________________________。解析：(1)步骤A中应先通电，再放纸带，顺序不能颠倒；D中取下纸带前先断开电源；E中操作时应不挂钩码。(2)遗漏的步骤G：换上新纸带，重复实验三次。(3)步骤完善后，合理的实验步骤顺序为：BFECADG答案：(1)A中应先通电，再放纸带；D中取下纸带前应先断开电源；E中操作时应不挂钩码(2)G：换上新纸带，重复实验三次(3)BFECADG在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中：(1)从下列器材中，选出实验所需的器材_____________；为达到实验目的，还缺少________________。①打点计时器；②天平；③低压直流电源；④细绳；⑤纸带；⑥小车；⑦钩码；⑧秒表；⑨一端有滑轮的长木板。(2)下列操作中正确的有________________。(填选项代号)A．通过调节，使小车、纸带、细绳和定滑轮上边缘在一条直线上B．坐标轴单位长度越小越好C．开始前要先接通电源后松开纸带，打完点要先断开电源后取纸带D．钩码的质量越大越好答案：(1)①④⑤⑥⑦⑨交流电源(2)AC解析：(1)打点计时器是一种计时仪器，所用电源为交流电，因此③⑧不用选，但实验还缺少低压交流电源，钩码的质量在实验中不用测量，因此②不用选。(2)实验中要调节滑轮的高度使小车、纸带、细绳和定滑轮上边缘在一条直线上，可以减小摩擦，所以A对；要适当地选取坐标轴的单位长度使图象尽量分布在较大的坐标平面内，所以B错；开始前要先接通电源后松开纸带，打完点要先断开电源后取纸带，这样可以使实验效果更好，所以C对；钩码的质量要适中，不要太大也不要太小，以100g左右为宜，所以D错。如图所示，是某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，用打点计时器得到的表示小车运动过程中的一条清晰纸带，打点计时器打点的时间间隔T＝0.02s，将纸带上每隔四个点(图上没画出)按打点顺序依次标为A、B、C……，其中x1＝7.05cm、x2＝7.68cm、x3＝8.33cm、x4＝8.95cm、x5＝9.61cm、x6＝10.26cm。实验数据处理(1)下表列出了打点计时器打下B、C、E、F时小车的瞬时速度，请在表中填入打点计时器打下D点时小车的瞬时速度。位置BCDEF速度/(m/s－1)0.7370.8010.9280.994(2)以A点为计时起点，在坐标图中画出小车的速度—时间关系图线。(3)根据你画出的小车的速度—时间关系图线计算出的小车的加速度a＝____m/s2，方向是______(填A→B，或B→A)解析：(1)打下D点时小车的瞬时速度为：vD＝x3＋x42T＝8.33＋8.95×10－2m2×0.1s＝0.864m/s(2)小车的速度—时间关系图线如图所示。(3)在“v－t”图象中，图线的斜率表示加速度的大小，则a＝ΔvΔt＝(0.64±0.01)m/s2加速度的方向与速度的方向一致，即由B→A。答案：(1)0.864(2)见解析图(3)0.64B→A(天津实验中学2014～2015学年高一上学期期中)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流电的频率为50Hz，记录小车运动的纸带如图所示，在纸带上选择0、1、2、3、4、5的6个计数点，相邻两计数点之间还有四个点未画出，纸带旁并排放着带有最小分度为毫米的刻度尺，零点跟“0”计数点对齐，由图可以读出三个计数点1、3、5跟0点的距离填入下列表格中。距离d1d3d5计算小车通过计数点“2”的瞬时速度表达式为____________，具体数值为v2＝_____m/s，小车的加速度是a＝________m/s2。答案：1.205.4012.00d3－d12T0.210.60解析：由图可读出d1＝1.20cm，d3＝5.40cm，d5＝12.00cm，v2＝d3－d12T＝0.21m/s，v4＝d5－d32T＝0.33m/s，a＝v4－v22T＝0.60m/s2。