2019_20学年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课件新人教版.pptx

1 实验：探究小车速度随时间 变化的规律,第二章 匀变速直线运动的研究,学科素养与目标要求,1.进一步练习使用打点计时器. 2.会利用平均速度求瞬时速度. 3.会利用vt图象处理实验数据，并由图象计算小车的加速度和判断小车的运动情况.,科学探究：,技能储备,01,1.利用纸带计算瞬时速度：以纸带上某点为中间时刻取一小段位移，用这段位移的_表示这点的瞬时速度. 2.用vt图象表示小车的运动情况：以速度v为_、时间t为_建立直角坐标系，用描点法画出小车的vt图象，图线的_表示加速度的大小，如果vt图象是一条倾斜的直线，说明小车的速度是_的.,实验原理,一,平均速度,纵轴,横轴,倾斜程度,均匀变化,打点计时器(带导线)、_、纸带、一端附有定滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、_、复写纸、坐标纸.,实验器材,二,交流电源,刻度尺,1.如图1所示，把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，打点计时器固定在长木板_的一端，连接好电路.,实验步骤,三,图1,2.把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下面挂上适当的钩码，把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端连在小车的后面. 3.把小车停在_打点计时器的位置，先_，,后_ (填“启动计时器”或“放开小车”)，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一行小点，随后立即关闭电源. 4.换上新纸带，重复操作两次.,没有滑轮,靠近,启动计时器,放开小车,1.采集数据 如图2所示，一般不是直接测量相邻两个计数点间的距离，而是先测量出各个计数点到零计数点的距离x1、x2、x3、x4、x5，再计算出相邻的两个计数点间的距离.x1x1，x2x2x1，x3x3x2，x4x4x3，x5x5x4.,数据处理,四,图2,2.求各计数点的瞬时速度,(1)各计数点对应的瞬时速度用平均速度来代替，即v1，v2 T为相邻两个计数点间的时间间隔，若交流电源频率为50 Hz，每5个点取一个计数点(中间隔4个点)，则T0.1 s.,(2)设计表格并记录相关数据,3.作出vt图象分析运动规律 (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.,图3,(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3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.,1.开始放开小车时，应使小车靠近(填“靠近”或“远离”)打点计时器. 2.先_，等打点稳定后，再_ (填“启动计时器”或“放开小车”). 3.打点完毕，立即关闭电源. 4.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. 5.不要分段测量各段距离，应尽可能地一次测量完毕(可统一量出各计数点到计数起点0之间的距离). 6.在坐标纸上画vt图象时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图象大致布满坐标纸.,注意事项,五,启动计时器,放开小车,题型演练,02,例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.低压交流电源 D.低压直流电源 E.细绳和纸带 F.钩码和小车 G.秒表 H.一端有滑轮的长木板 .刻度尺 选出的器材有AEFH，还需要_.,实验原理与操作,一,CI,解析 在本实验中，不需要测量小车和钩码的质量，因此不需要天平，打点计时器使用的是低压交流电源，因此不需要低压直流电源，同时打点计时器记录了小车运动时间，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.将打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，接上所需电源； C.把小车停在靠近打点计时器的地方，先放开小车，再启动计时器； D.断开电源，取下纸带； E.把一条细绳拴在小车前端，绳跨过滑轮挂上钩码，把纸带固定在小车后端并让纸带穿过打点计时器. 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,先启动计时器，再放开小车,BECDA,解析 以上步骤有错误的是C，应先启动计时器，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.,例2 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源的频率为50 Hz，记录小车运动的一段纸带如图4所示，在纸带上选择A、B、C、D、E、F六个计数点，相邻两计数点之间还有四个点未画出. (1)由纸带提供的数据求出打下C、E两点时小车的速度， 填入下表：,实验数据处理,二,图4,0.35,0.55,解析 用一段很短时间内的平均速度可替代中间时刻的瞬时速度，则,(2)根据上表中的数据，在图5中作出小车运动的vt图线，并分析小车速度随时间的变化规律.,图5,答案 见解析,解析 画出的vt图象应为一条倾斜直线，如图所示.小车运动的vt图象是一条斜率为正的倾斜直线，说明速度随时间均匀增加.,(3)根据作出的vt图线可得小车运动的加速度为_ m/s2.,1,点拨提升,作vt图象时，我们利用的是瞬时速度，但某一点的瞬时速度是难以测量的，我们可以用这段时间内的平均速度表示中间时刻的瞬时速度，这是处理这一类问题的方法.,针对训练 如图6甲所示是小球沿斜面滚下的频闪照片，照片中相邻小球影像间的时间间隔是0.1 s, 这样便记录了小球运动的时间.小球运动的位移可以通过刻度尺读出.试在图乙所示坐标纸中作出小球滚下过程的vt图象，并求出加速度a.,图6,答案 见解析图 2.0 m/s2,解析 设开始时位置为0，依次记下位置1、2、3、4、5，因为相邻两点时间间隔为0.1 s，则有,达标检测,03,1,2,3,4,1.在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下列说法正确的是 A.小车在钩码的牵引下运动时只需打一条纸带，然后进行数据处理 B.为使测量更为严谨，应把打下的第一个点作为第一个测量点 C.为了便于测量，应舍掉开头一些过于密集的点，找一个适当的点当作计时起点 D.两相邻计数点间的时间间隔必须是0.1 s,解析 小车在钩码的牵引下运动时，需要采用多次测量，打出多条纸带，进行数据处理，有利于减小误差，故A错误； 纸带上开始时打的点比较密集，点距过小，测量误差较大，故应舍去，找一个适当的点当作计时起点，故B错误，C正确； 选取计数点，可增加测量距离，减小测量过程所产生的误差，两相邻计数点间的时间间隔不一定取0.1 s，故D错误.,5,1,2,3,4,2.在用打点计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下述测量各相邻两计数点间距离的方法正确的是 A.当某两个计数点间的距离较大时，可以用短尺进行分段测量 B.当某两个计数点间的距离较小时，可以用短尺一次把它测完 C.测量各相邻计数点间的距离，应该用最小刻度为毫米的长尺的零刻度对准起点，读 出各计数点对应的刻度值，然后逐一相减，得到各相邻计数点间距离的数值 D.逐次测出各相邻计数点间的距离，这样便于记录,解析 无论两个计数点间的距离是大还是小，采用C项中的方法都可减少误差，C正确.,5,3.(多选)在用打点计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列关于作 vt图象的说法正确的是 A.只要确定了vt图象中的两点，就可以得到小车运动的vt图象，因此，实验只需 要测出两组数据 B.作vt图象时，所取的点越多，图象就越准确 C.作出的vt图线应该通过所有的点，图线曲折也可以 D.对于偏离直线较远的点，说明误差太大，应舍去,1,2,3,4,解析 作vt图象时，选取的点越多，作出的图象就越准确；误差较大的点应舍去，B、D正确.,5,4.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，某同学得到一条用电火花计时器打下的纸带如图7甲所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点图中没有画出，电火花计时器接220 V、50 Hz交流电源.他经过测量并计算得到电火花计时器在打B、C、D、E、F各点时小车的瞬时速度如下表：,图7,(1)设电火花计时器的计时周期为T，计算vF的公 式为vF_；,1,2,3,4,5,解析 若时间较短，平均速度可代替中间时刻的瞬时速度，因为电火花计时器的计时周期为T，,1,2,3,4,5,(2)根据(1)中得到的数据，以A点对应的时刻为t0，试在图乙所示坐标系中合理地选择标度，作出vt图象；,1,2,3,4,答案 见解析图,5,解析 根据图中数据，利用描点法作出图象如图：,1,2,3,4,5,(3)利用该图象求小车的加速度a_m/s2(结果保留2位有效数字)；,1,2,3,4,0.40,5,1,2,3,4,(4)如果当时交变电流的频率不变，电压变成210 V，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比_(选填“偏大”“偏小”或“不变”).,解析 交变电流的电压变化，并不改变电火花计时器的计时周期，故测量值与实际值相比不变.,不变,5,1,2,3,4,5.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图8所示为一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点(A点为第一个点)，相邻计数点间的时间间隔T0.1 s.,图8,(1)根据_ _计算各点的瞬时速度，则vD_m/s，vC_m/s，vB_m/s.,某段时间内的平均速度表示中间时刻的瞬时速度,3.90,2.64,1.38,5,1,2,3,4,解析 若时间较短，平均速度可以代替中间时刻的瞬时速度. D点的瞬时速度,C点的瞬时速度