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(共38张PPT)
1. 实验：探究小车速度随时间变化的规律
人教版（2019）物理（必修第一册）
第二章 匀变速直线运动的研究
目录
素养目标
01
课程导入
02
新课讲解
03
总结归纳
04
课堂练习
05
正确教育
素养目标
1.能熟练使用打点计时器
2.能从纸带上获取数据计算各点的瞬时速度（近似法）
3.建立v-t图，会“拟合”图线，并根据图像描述速度随时间的变化规律
物体的运动通常是比较复杂的，物体的运动规律各不相同。
怎样探索速度随时间变化快慢的规律呢？
高山滑雪、鸽子飞翔、猎豹捕食等这些运动中都有速度的变化。
正确教育
新课讲解
实验思路
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瞬时速度，而打点计时器具有此功能。如果用打点计时器测量速度，就可以如图所示，把一端带有滑轮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纸带，另一端连接绕过滑轮系有槽码的细绳。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。
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
小车拖动纸带运动，打点计时器打出点迹
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
实验器材
刻度尺
槽码
小车
细绳
纸带
打点计时器
一端附有定滑轮的长木板
实验原理
0
1
2
3
4
5
以纸带上某点为中心时刻取一小段位移，用这段位移的平均速度表示这点的瞬时速度 ，得到多段位移的瞬时速度后，再用描点法画出小车的 v-t 图像，图线的倾斜程度表示加速度的大小
进行实验
①在长木板上固定打点计时器，并使滑轮伸出桌面，连接电路。让小车停在靠近打点计时器的位置，安装好纸带，连接细绳和槽码。
②先启动计时器，后放开小车，打点完成后立即关闭电源，观察纸带的点迹是否清晰。
③增减所挂的槽码(或在小车上放置重物)，更换纸带，再做两次实验。获得实验后的纸带
数据分析
1.数据记录 选取纸带、确定计数点并进行测量
(1)在三条纸带中选择一条最清晰的纸带.
(2)为了便于测量，一般舍掉纸带开头一些过于密集的点，找一个适当的点作为计时起点0.
(3)每5个点(相隔0.1 s)取1个计数点进行测量. (如下图，相邻两点中间有4个点未画出).
0.10s
0.10s
舍掉过于密集/不清晰的点
(4)根据前面所选的计数点直接测量各计数点到0点的距离：x1、x2、x3、x4、x5…，再计算出相邻的两个计数点间的距离：Δx1＝x1，Δx2＝x2－x1，Δx3＝x3－x2，Δx4＝x4－x3，Δx5＝x5－x4，…，填入自己设计的表中.
减小测量误差
x1
x2
x3
x4
x5
Δx1
Δx2
Δx3
Δx4
Δx5
2.数据处理 求解并记录各计数点的瞬时速度
(1)取该计数点相邻两计数点，算出此段的平均速度，该点的瞬时速度近似等于此段的平均速度( 注意估读、单位以及有效数字).
T为相邻两个计数点间的时间间隔，若交变电源频率为50 Hz，每5个点取一个计数点(中间隔4个点)，则T＝0.1 s.
如下图所示，求纸带经过计数点2时的瞬时速度
用计算较准确的平均速度来代替某点的瞬时速度
参考答案：
1 2 3
(2)把各计数点的瞬时速度填入表中标有“vⅠ”的一行。同理，计算增减槽码后两次实验的速度分别填入表中标有“vⅡ”和“vⅢ”的两行内。
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
vⅠ/(m·s－1)
vⅡ/(m·s－1)
vⅢ/(m·s－1)
作出v－t图像
(1)定标度、描点：坐标轴的标度选取要合理，应使图像大致分布在坐标平面中央。描点时要用平行于两坐标轴的虚线标明该点的位置坐标。(所描的点一般用“·”标明)
(2)连线：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。
(3)观察所得到的直线，分析物体的速度随时间的变化规律。
t/s 0 0.1 0.2
v1/m·s-1 16.50 21.40 26.30
t/s
v/(m·s-1)
舍去！
△v
△t
（1）图线的特点？
（2）小车的运动规律？
（3）如何求加速度？
问题
t/s 0.3 0.4 0.5
v1/m·s-1 31.35 36.30 41.25
（1）图线为直线
（2）从图线上可以求出每一时刻的速度
（3）从图线上求出加速度，斜率k=△v/△t=a；a不变的直线运动叫做匀加速直线运动
t/s
v/(m·s-1)
△v
△t
视频演示：利用计算机软件做v-t 图像
注意事项
(1)要使纸带、小车、拉线和定滑轮共线，安装打点计时器时应注意什么？
使打点计时器的限位孔沿长木板的纵轴中心线方向。
(2)为了保证小车的运动距离，开始释放小车的时候，应将小车放在什么位置？
小车应该靠近打点计时器。
(3)为了使打点计时器工作更稳定并提高纸带的利用率，应如何操作？
先接通电源，后释放小车。打点完毕，马上关闭电源。
(4)为什么要增减所挂槽码（或在小车上放置重物）重复操作两次？
探究规律，减小实验偶然性
操作实验的过程的注意事项
数据处理的注意事项
(1)选取一条点迹清晰的纸带，舍掉开头点迹密集部分，选取适当的计数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的时间间隔T等于多少.
(2)不要分段测量各段距离，应尽可能地一次测量完毕(可统一测量出各计数点到计时起点的距离).
(3)在坐标纸上作v－t图像时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图像大致布满坐标纸.
1.（多选）在“练习使用打点计时器”的实验中，下列操作正确的是（ ）
A．打点前，小车应靠近打点计时器处，要先接通电源，待计时器开始打点稳定后再释放小车
B．舍去纸带上开头比较密集的点，然后选取计数点
C．打点频率为50 Hz，若每隔四个点取一个计数点，则计数点之间的时间间隔为0.1 s
D．实验中应使小车速度尽量小些
经典例题
ABC
2.某同学在“用打点计时器测速度”的实验中，用打点计时器记录了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．相邻计数点间的距离如图所示，每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.10 s。（本题计算结果均保留3位有效数字）
（1）在实验中，使用打点计时器时应先_________再_________（均选填“释放纸带”或“接通电源”）。
（2）每两个计数点间还有________个点没有标出。
接通电源
释放纸带
4
（3）试根据纸带上各个计数点间的距离，每隔0.10 s测一次速度，计算出打下B、C、D三个点时小车的瞬时速度，并将各个速度值填入下表.
0.640 0.721
0.400
0.479
0.560
实验过程中应注重迁移创新能力的培养，用教材中实验的原理、方法和技巧处理新问题，实验方案我们可以进行以下创新：
加速度的获得：
靠重物的拉力获得加速度→长木板倾斜靠重力获得加速度.
拓展方案
速度的测量方法：由打点纸带求速度→测定遮光片的宽度d和遮光片通过光电门的挡光时间Δt，由v＝ 求速度.
拓展方案
可以借助频闪照相法获取物体运动信息；可以用滴水法测量时间.
拓展方案
正确教育
总结归纳+课堂练习
探究小车速度随时间的变化规律
一、实验思路
二、实验器材
三、进行试验
四、数据分析
五、注意事项
槽码牵引小车在长木板上运动，分析纸带，计算小车不同时刻瞬时速度
图像法：做出小车运动的v－t图像
学生电源、打点计时器、小车
槽码、纸带、一端附有定滑轮的长木板、刻度尺
实验步骤1、2、3、4
操作步骤注意事项
数据分析注意事项
1.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，
(1)下列给出的器材中，有一部分已经选好了，请选出还需要的器材.
A.电磁打点计时器　B.天平　C.低压交变电源　D.低压直流电源　E.细绳和纸带　F.槽码和小车　G.秒表　H.一端有滑轮的长铝板　Ι.刻度尺
选出的器材有AEFH，还需要______.
C、I
在本实验中，不需要测量小车和槽码的质量，因此不需要天平，电磁打点计时器使用的是低压交变电源，因此不需要直流电源，同时电磁打点计时器记录了小车的运动时间，因此不需要秒表.测量点迹间的距离需要刻度尺，所以还需要的器材是：C、I.
(2)某同学按照以下步骤进行操作：
A.换上纸带重复做三次，选择一条较为理想的纸带；
B.将电磁打点计时器固定在长铝板上没有滑轮的一端，接上电源；
C.把小车停在靠近电磁打点计时器的地方，先放开小车，再启动电磁打点计时器；
D.断开电源，取下纸带；
E.把一条细绳拴在小车前端，绳跨过滑轮挂上槽码，把纸带固定在小车后端并让纸带穿过电磁打点计时器.
以上步骤有错误的是___(填步骤前的字母)，应更正为________________
__________________；步骤合理的顺序是________(填步骤前的字母).
C
先启动电磁打点
计时器，再放开小车
BECDA
以上步骤有错误的是C，应先启动电磁打点计时器，再放开小车.
根据组装器材、进行实验、数据处理的顺序知，操作步骤顺序为：BECDA.
2.某同学在做“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，用打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带并使用一把毫米刻度尺测量了各点间距离，如图所示，图中四个数据中不符合正确读数要求的是_____
(填数值).若纸带上两相邻计数点间均有4个点未画出，已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz，则B点对应的小车速度大小vB＝_____ m/s，小车运动的加速度大小a＝_____ m/s2.(后两空均保留两位有效数字)
5.4
0.17
0.20
毫米刻度尺测量结果应准确到1 mm，估读到0.1 mm，所以不符合正确读数要求的是5.4.
谢谢观看

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