【成才之路】高中物理 第二章匀变速直线运动的研究1实验：探究小车速度随时间变化的规律学案课件 新人教版必修1.ppt

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1、情景切入情景切入在在生生活活中中，人人们们跳跳远远助助跑跑、水水中中嬉嬉戏戏、驾驾车车行行驶驶、短短道道速速滑滑(如如图图)；在在自自然然界界里里，物物体体下下落落、鸽鸽子子飞飞翔翔、猎猎豹豹捕捕食食、蜗蜗牛牛爬爬行行、蚂蚂蚁蚁搬搬家家这这些些运运动动中中都都有有速速度度的的变变化化物物体体的的速速度度变变化化存存在在规规律律吗吗？怎怎样样探探索索复复杂杂运运动动蕴蕴涵涵的规律？的规律？(3)本章重点是匀本章重点是匀变速直速直线运运动规律的掌握及其研究方律的掌握及其研究方法和法和应用用难点是匀点是匀变速运速运动规律的律的应用和运用和运动的相的相对性性及矢量性及矢量性学法指导学法指导(1)匀变速

2、直线运动的规律：匀变速直线运动的规律：对对运运动动学学的的诸诸多多概概念念、规规律律和和公公式式，不不要要去去死死记记硬硬背背，而而要要领领会会概概念念的的实实质质，把把握握公公式式的的来来龙龙去去脉脉，要要通通过过一一些些具具体体的的实实例例，通通过过实实际际物物理理现现象象的的分分析析、物物理理情情景景的的构建、物理过程的认识，来形成物理概念和规律构建、物理过程的认识，来形成物理概念和规律运运动动学学公公式式比比较较多多，一一个个实实际际问问题题往往往往可可以以采采用用不不同同的的规规律律公公式式求求解解，从从而而实实现现“一一题题多多解解”，从从多多种种的的等等效效解解法法中中找找出出最

3、最简简捷捷的的方方法法，这这叫叫“等等效效选选优优法法”，选选择择恰恰当当的的解解题题方方法法不不但但可可以以简简化化解解题题过过程程，还还可可以以提提高高我我们们分析解决问题的能力分析解决问题的能力(2)匀匀变速直速直线运运动的的图象：象：学学会会用用图象象巧巧解解物物理理问题，xt图象象和和vt图象象是是高高中中物物理理中中首首次次利利用用图象象表表示示物物理理量量之之间的的关关系系如如果果能能明明确确各各种种图象象的的物物理理意意义，便便可可利利用用图象象法法巧巧妙妙地地解解决决很很多多实际问题，这种种方方法法可可体体现出出直直观、方方便便、化化难为易易的的效效果果在理解在理解图象所表示

4、的物理象所表示的物理规律律时要注意：要注意：看看清清坐坐标轴所所表表示示的的物物理理量量及及单位位并并注注意意坐坐标原原点点是否从零开始是否从零开始图象象上上任任一一点点的的斜斜率率，反反映映了了该点点处一一量量随随另另一一量量变化化的的快快慢慢(变化化率率)如如xt图象象中中的的斜斜率率为速速度度，vt图象中的斜率象中的斜率为加速度加速度图象象上上每每一一点点都都对应着着两两个个数数，沿沿图象象上上各各点点移移动，反反映映了了一一量量随随另另一一量量变化化的的函函数数关关系系，因因此此图象象都都应该和和一个代数方程相一个代数方程相对应总之之，利利用用图象象分分析析问题，首首先先要要明明确确坐

5、坐标轴的的物物理理意意义根根据据图象象截截距距确确定定物物体体初初始始状状态，根根据据图象象特特点点理理解解物物体体运运动规律律，做做到到眼眼中中有有图象象，心心中中有有(物物体体运运动)情情景必要景必要时可以画出物体运可以画出物体运动草草图辅助判断助判断(3)自由落体运自由落体运动：自自由由落落体体运运动是是一一种种理理想想化化的的物物理理模模型型，是是匀匀变速速运运动的的特特例例，匀匀变速速运运动的的相相关关规律律和和分分析析方方法法同同样适适用用于于自由落体运自由落体运动1.实验：探究小：探究小车速度随速度随时间变化化的的规律律 掌握掌握实验原理及原理及实验仪器的安装与使用器的安装与使用

6、学会用学会用图象法象法处理理实验数据数据根据根据“vt”图象描述小象描述小车的运的运动规律律要探究一个物体的速度随要探究一个物体的速度随时间变化的化的规律，必律，必须知道知道物体在不同物体在不同时刻的速度，但直接刻的速度，但直接测量物体的速度是不容易量物体的速度是不容易的的请同学同学们思索一下怎思索一下怎样利用下面的利用下面的实验装置，探究小装置，探究小车速度随速度随时间的的变化化规律律1为了研究小了研究小车的速度随的速度随变化化的的规律律，需需要把要把固定在固定在长木板上，把木板上，把穿穿过打打点点计时器，器，连在在的后面把小的后面把小车停在停在打打点点计时器的位置器的位置2在三条在三条纸带

7、中中选择一条最一条最的的为了了便便于于测量，舍掉量，舍掉 一些一些的的点点迹迹，找找一一个个适适当当的的点当做点当做时间时间打点计时器打点计时器纸带纸带小车小车靠近靠近开头开头清晰清晰过于密集过于密集计时起点计时起点3下表是某同学下表是某同学实验获得的数据，得的数据，请根据表中的根据表中的v、t数据在坐数据在坐标系中描点，并系中描点，并观察思考，找出察思考，找出这些点的分布些点的分布规律律.位置位置ABCDEFG时间(s)00.10.20.30.40.50.6v(m/s)0.380.630.881.111.381.621.90结论：如果没有实验误差的理想情况，小车运动的如果没有实验误差的理想情

8、况，小车运动的vt图象是一条倾斜的直线图象是一条倾斜的直线(1)实验目的实验目的利利用用打打点点纸纸带带研研究究小小车车的的运运动动情情况况，分分析析小小车车的的速速度度随时间变化的规律随时间变化的规律(2)实验原理原理利利用用纸带上上的的数数据据和和第第一一章章的的方方法法求求出出通通过各各计数数点点的的速速度度(学学完完本本章章第第3节后后可可根根据据匀匀变速速直直线运运动某某段段时间中中间时刻的瞬刻的瞬时速度等于速度等于这段段时间内的平均速度，即内的平均速度，即vn 求求出出打打第第n个个计数数点点时纸带的的瞬瞬时速速度度)，再再作作出出vt图象，分析象，分析v与与t的关系的关系(3)实

9、验器材器材打打点点计时器器、纸带、刻刻度度尺尺、导线、低低压交交流流电源源、小小车、钩码(4)实验过程程(如如图所所示示)把把一一端端附附有有滑滑轮的的长木木板板平平放放在在实验桌桌上上，并并使使滑滑轮伸伸出出桌桌面面，把把打打点点计时器器固固定定在在长木木板板上上远离滑离滑轮的一端，的一端，连接好接好电路路把把一一条条细绳拴拴在在小小车上上，使使细绳跨跨过滑滑轮，下下边挂挂上上合合适适的的钩码，放放手手后后，看看小小车能能否否在在木木板板上上平平稳地地滑滑行行，然然后后把把纸带穿穿过打打点点计时器器，并并把把纸带的的另另一一端端固固定定在在小小车的后面的后面把把小小车停停靠靠在在打打点点计时

10、器器处，先先接接通通电源源，后后释放放小小车，让小小车拖拖着着纸带运运动，打打点点计时器器就就在在纸带上上打打下下一系列的小点，一系列的小点，换上新上新纸带，重复，重复实验三次三次在在本本实验中中，如如果果长木木板板不不是是平平放放在在实验桌桌上上，而而是是与与水水平平面面有有一一定定的的夹角角，那那么么对探探究究小小车的的运运动规律律是是否否有影响？有影响？答案：答案：没有影响没有影响解解析析：没没有有影影响响，但但悬悬挂挂钩钩码码的的个个数数应应适适当当改改变变，以以保保证证满满足足以以0.1s为为计计数数点点取取6组组数数据据的的要要求求因因为为不不管管长长木木板板是是平平放放还还是是与

11、与水水平平面面有有一一定定的的夹夹角角，小小车车的的运运动动性性质质不不会改变，只是速度变化的快慢不同了会改变，只是速度变化的快慢不同了点评：点评：长木板与水平面有一定的夹角，只是改变了小长木板与水平面有一定的夹角，只是改变了小车运动的加速度，角度变大，小车运动的加速度变大车运动的加速度，角度变大，小车运动的加速度变大.(1)表格法表格法从从几几条条纸带中中选择一一条条比比较理理想想的的纸带，舍舍掉掉开开始始一一些些比比较密密集集的的点点，在在后后面面便便于于测量量的的地地方方找找一一个个开开始始点点，作作为计数数始始点点，以以后后依依次次每每五五个个点点取取一一个个计数数点点，并并标明明0、

12、1、2、3、4，测量量各各计数数点点到到0点点的的距距离离x，并并记录填填入入表中表中.位置位置编号号0 1 2 3 4 5时间t/sx/mv/(ms1)分分别计算算出出与与所所求求点点相相邻的的两两计数数点点之之间的的距距离离x1、x2、x3.利利用用一一段段时间内内的的平平均均速速度度等等于于这段段时间中中间时刻刻的的瞬瞬时速速度度求求得得各各计数数点点1、2、3、4、5的的瞬瞬时速速度度，填填入入上面的表格中上面的表格中根据表格的数据，分析速度随根据表格的数据，分析速度随时间怎么怎么变化化(2)图象法象法在在坐坐标纸上上建建立立直直角角坐坐标系系，横横轴表表示示时间，纵轴表示速度，并根据

13、表格中的数据在坐表示速度，并根据表格中的数据在坐标系中描点系中描点画画一一条条直直线，让这条条直直线通通过尽尽可可能能多多的的点点，不不在在线上上的的点点均均匀匀分分布布在在直直线的的两两侧，偏偏差差比比较大大的的点点忽忽略略不不计，如，如图所示所示观察所得到的直察所得到的直线，分析物体的速度随分析物体的速度随时间的的变化化规律律.(1)木板的粗糙程度不同，摩擦不均匀木板的粗糙程度不同，摩擦不均匀(2)根根据据纸带测量量的的位位移移有有误差差，从从而而计算算出出的的瞬瞬时速速度有度有误差差(3)作作vt图象象时单位位选择不不合合适适或或人人为作作图不不准准确确带来来误差差.(1)开始开始释放小

14、放小车时，应使小使小车靠近打点靠近打点计时器器(2)先先接接通通电源源，计时器器工工作作后后，再再放放开开小小车，当当小小车停止运停止运动时及及时断开断开电源源(3)要要防防止止钩码落落地地和和小小车跟跟滑滑轮相相撞撞，当当小小车到到达达滑滑轮前及前及时用手按住它用手按住它(4)牵引引小小车的的钩码个个数数要要适适当当，以以免免加加速速度度过大大而而使使纸带上上的的点点太太少少，或或者者加加速速度度太太小小，而而使使各各段段位位移移无无多多大大差差别，从从而而使使误差差增增大大，加加速速度度的的大大小小以以能能在在50cm长的的纸带上清楚地取得六、七个上清楚地取得六、七个计数点数点为宜宜(5)

15、要要区区别计时器器打打出出的的点点与与人人为选取取的的计数数点点，一一般般在在纸带上上每每隔隔四四个个点点取取一一个个计数数点点，即即时间间隔隔为T0.025s0.1s.(6)描描点点时最最好好用用坐坐标纸，在在纵、横横轴上上选取取合合适适的的单位，用位，用细铅笔笔认真描点真描点在在探探究究小小车速速度度随随时间变化化的的规律律的的实验中中，按按照照实验进行行的的先先后后顺序序，将将下下述述步步骤的的代代号号填填在在横横线上上_A把穿把穿过打点打点计时器的器的纸带固定在小固定在小车后面后面B把把打打点点计时器器固固定定在在木木板板的的没没有有滑滑轮的的一一端端，并并连好好电路路C换上新的上新的

16、纸带，再重做两次，再重做两次D把把长木板平放在木板平放在实验桌上，并使滑桌上，并使滑轮伸出桌面伸出桌面E使使小小车停停在在靠靠近近打打点点计时器器处，接接通通电源源，放放开开小小车，让小小车运运动F把把一一条条细绳拴拴在在小小车上上，细绳跨跨过定定滑滑轮，下下边吊着合适的吊着合适的钩码G断开断开电源，取出源，取出纸带解解析析：正正确确的的实实验验步步骤骤是是：把把长长木木板板平平放放在在实实验验桌桌上上，并并使使滑滑轮轮伸伸出出桌桌面面，把把打打点点计计时时器器固固定定在在木木板板的的没没有有滑滑轮轮的的一一端端，并并连连好好电电路路，把把一一条条细细绳绳拴拴在在小小车车上上，细细绳绳跨跨过过

17、定定滑滑轮轮，另另一一端端吊吊合合适适的的钩钩码码，把把穿穿过过打打点点计计时时器器的的纸纸带带固固定定在在小小车车后后面面，使使小小车车停停在在靠靠近近打打点点计计时时器器处处，先先接接通通电电源源，再再放放开开小小车车，让让小小车车运运动动，打打完完一一条条纸纸带带，断断开开电电源源，取取下下纸纸带带，换换上上新新纸纸带带，再再重重做做两两次次，即即顺顺序序为为：DBFAEGC.答案：答案：DBFAEGC.点点评评：对对于于实实验验的的步步骤骤，同同学学们们应应结结合合实实际际操操作作掌掌握握在在探探究究小小车速速度度随随时间变化化的的规律律实验中中，某某同同学学操操作作中中有有以以下下实

18、验步步骤，其其中中有有错误或或遗漏漏的的步步骤(遗漏漏步步骤可可编上序号上序号G、H、)A拉拉住住纸带，将将小小车移移至至靠靠近近打打点点计时器器处先先放放开开纸带，再接通，再接通电源；源；B将打点将打点计时器固定在平板上，并接好器固定在平板上，并接好电路；路；C把把一一条条细绳拴拴在在小小车上上，细绳跨跨过定定滑滑轮，下下面面吊着适当重的吊着适当重的钩码；D取下取下纸带；E将将平平板板一一端端抬抬高高，轻推推小小车，使使小小车能能在在平平板板上上平平稳地滑行；地滑行；F将将纸带固固定定在在小小车尾尾部部，并并穿穿过打打点点计时器器的的限限位孔位孔将将以以上上步步骤完完善善并并按按合合理理顺序

19、序填填写写在在横横线上上：_.答案：答案：由实验原理和实验要求可知错漏步骤：由实验原理和实验要求可知错漏步骤：(1)A中应先接通电源，再放开纸带；中应先接通电源，再放开纸带；(2)D中中取取下下纸纸带带之之前前应应先先断断开开电电源源，使使计计时时器器停停止止工工作作(3)实实验验中中应应补补充充G步步骤骤：换换上上新新纸纸带带，再再重重复复做做三三次次(4)实验步骤顺序：实验步骤顺序：BFECADG在在“探究小探究小车速度随速度随时间变化的化的规律律”的的实验中，如中，如图所示，所示，给出了从出了从0点开始，每点开始，每5个点取一个个点取一个计数点的数点的纸带，其中其中0、1、2、3、4、5

20、、6都都为计数点，数点，测得：得：x11.40cm，x21.90cm，x32.38cm，x42.88cm，x53.39cm，x63.87cm.那么：那么：(1)在在打打点点计时器器打打出出点点1、2、3、4、5时，小小车的的速速度度分分别为：v1_cm/s，v2_cm/s，v3_cm/s，v4_cm/s，v5_cm/s.(2)在平面直角坐在平面直角坐标系中作出系中作出vt图象象(3)分析小分析小车运运动速度随速度随时间变化的化的规律律(3)小小车车运运动动的的vt图图象象是是一一条条倾倾斜斜的的直直线线，说说明明速速度度随时间均匀增加，它们成随时间均匀增加，它们成“线性关系线性关系”答案：答案

21、：(1)16.5021.4026.3031.3536.30(2)如图所示如图所示(3)速度随时间均匀增加速度随时间均匀增加点评：点评：根据纸带数据分析运动性质的方法通常是由根据纸带数据分析运动性质的方法通常是由vn，即由一段时间的平均速度表示中间时刻的，即由一段时间的平均速度表示中间时刻的瞬时速度，求出各计数点的瞬时速度，作瞬时速度，求出各计数点的瞬时速度，作vt图象分析；图象分析；如果图象是一条倾斜直线，表明物体速度随时间均匀增加；如果图象是一条倾斜直线，表明物体速度随时间均匀增加；如果是一条平行于如果是一条平行于t轴的直线，表明物体做匀速直线运动；轴的直线，表明物体做匀速直线运动；如果图象

22、是曲线，则表明物体做变速直线运动，图线的斜如果图象是曲线，则表明物体做变速直线运动，图线的斜率表示加速度率表示加速度(2009潍坊坊统考考)在在“探探究究小小车速速度度随随时间变化化的的规律律”实验中中，打打点点计时器器使使用用的的交交流流电源源的的频率率为50Hz，记录小小车运运动的的一一段段纸带如如图所所示示，在在纸带上上选择A、B、C、D、E、F六六个个计数数点点，相相邻两两计数数点点之之间还有有四四个个点点未未画画出出(1)由由纸带提供的数据求出打下提供的数据求出打下C、E点点时的小的小车的速度，的速度，填入下表：填入下表：计数点序号数点序号BCDE计数点数点对应的的时刻刻t/s00.10.20.3通通过计数点数点时小小车的速度的速度v/ms10.250.45(2)根根据据上上表表中中的的数数据据，在在图中中作作出出小小车运运动的的vt图线；(3)根根据据作作出出的的vt图线可可得得小小车运运动的的加加速速度度为_m/s2.答案：答案：(1)0.350.55(2)如如图所示所示(3)1(3)由图象的斜率可求得加速度由图象的斜率可求得加速度a1m/s2.