2019_20学年高中物理第二章1实验探究小车速度随时间变化的规律课件新人教版必修.pptx

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,新知预习,自主检测,一、实验原理 1.瞬时速度的求法:计算打各计数点时小车的速度,应在计数点附近取一段很短的时间t,用t内的平均速度作为打该计数点时小车的瞬时速度。 2.用描点法画出小车的v-t图象,如果v-t图象是一条倾斜的直线,说明物体的速度是均匀变化的。 二、实验器材 打点计时器、学生电源、复写纸、纸带、导线、一端带有滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、刻度尺、坐标纸。,新知预习,自主检测,三、实验步骤 1.按图所示,把一端带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没有滑轮的一端,连接好电路。,2.把一条细绳拴在小车上,使细绳跨过定滑轮,下边挂上合适的钩码。把纸带穿过打点计时器,并把纸带的一端固定在小车的后面。 3.把小车停在靠近打点计时器处,先接通电源,后释放小车,让小车拖着纸带运动,打点计时器就在纸带上打下一系列小点,随后立即关闭电源,取下纸带。 4.换上新的纸带,重复实验两次。,新知预习,自主检测,1.正误辨析 (1)打点计时器应固定在有滑轮的一端。( ) 解析打点计时器应固定在远离滑轮的一端。 答案 (2)打点计时器直接放在长木板上,不需固定。( ) 解析打点计时器应固定在木板上,防止打点计时器移动。 答案 (3)实验时,先让小车运动,再打开电源开关。( ) 解析实验时,应先开电源开关,再释放小车。 答案 (4)释放小车的位置应远离打点计时器。( ) 解析为了能使纸带打上更多的点,释放小车的位置应靠近打点计时器。 答案,新知预习,自主检测,2.在探究小车速度随时间变化的规律的实验中,某同学操作过程中有以下实验步骤: 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长木板上,并连接好电路; C.把一条细绳拴在小车上,细绳跨过定滑轮,下边吊着适当重的钩码,放手后看小车能否在木板上做平稳的加速运动; D.取下纸带; E.把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上,并使附有定滑轮的一端伸出桌面; F.将纸带固定在小车尾部,并穿过打点计时器的限位孔; G.换上新纸带,重复操作两次。 (1)其中有错误的步骤是 ;应改正为 (2)将改正后的步骤按合理的顺序写在横线上: 步骤顺序为 。,新知预习,自主检测,解析(1)打点计时器在使用时,为了使打点稳定,同时为了提高纸带的利用率,使尽量多的点打在纸带上,应先接通电源,再放开纸带,取下纸带前应先关闭电源,故A、D错误。 (2)本着先安装器材,后进行实验的思路,在该实验中,先固定长木板,安装打点计时器,准备完毕开始进行实验,注意要先打点后释放小车,做完一次实验要及时关闭电源,故正确的实验步骤是EBCFADG。 答案(1)AD A.应先接通电源,再放开纸带 D.取下纸带前应先关闭电源 (2)EBCFADG,探究一,探究二,随堂检测,数据处理 情景导引 下面是一位同学用打点计时器打的一条纸带,他从点迹清楚处开始选取相邻的A、B、C、D、E、F六个点,用刻度尺测量各点间的距离,如图所示。利用测量的数据怎样求各点的速度?怎样分析速度变化情况?,探究一,探究二,随堂检测,知识归纳 1.挑选纸带并测量 在三条纸带中选择一条点迹最清晰的。为了便于测量,舍掉开头一些过于密集的点迹,找一个适当的点当作计时起点(0点),每5个点(相隔0.1 s)取一个计数点进行测量,如图所示。(相邻两点间还有4个点未画出),探究一,探究二,随堂检测,2.数据处理 (1)表格法: 测量各计数点1、2、3、到计数点0的距离x,并记录在表中。 分别计算出与所求点相邻的两计数点之间的距离x1、x2、x3、。 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。 根据表格的数据,分析速度随时间怎么变化。,探究一,探究二,随堂检测,(2)图象法: 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。 如果描出点都大致落在一条直线上,那么画一条直线,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。 观察所得到的直线,分析物体的速度随时间的变化规律。,探究一,探究二,随堂检测,典例剖析 例1在探究小车速度随时间变化的规律的实验中,利用打点计时器打出了如图所示的一条纸带,其中1、2、3、4、5、6、7均为计数点,且相邻的两个计数点之间都还有4个点没有画出来,已知电源的频率为50 Hz。现测得x1=1.40 cm,x2=1.90 cm,x3=2.40 cm,x4=2.90 cm,x5=3.40 cm,x6=3.90 cm。,(1)在打点计时器打出点2、3、4、5、6时,小车的速度分别为v2= cm/s,v3= cm/s,v4= cm/s,v5= cm/s。,探究一,探究二,随堂检测,(2)在如图所示的坐标纸上作出速度时间图象。 (3)根据作出的速度时间图象,求出小车的加速度为 m/s2(结果保留小数点后两位有效数字)。,探究一,探究二,随堂检测,(2)如图所示:,答案(1)16.50 21.50 26.50 31.50 (2)见解析图 (3)0.50(0.470.53),探究一,探究二,随堂检测,实验注意事项和误差分析 情景导引 在探究小车速度随时间变化的规律实验中,某同学释放小车之前的装置如图所示,请指出该装置图中存在的两处明显错误。,要点提示(1)细线与木板不平行;(2)小车离打点计时器太远;(3)打点计时器接的是直流电源(选任意两项作答即可)。,探究一,探究二,随堂检测,知识归纳 1.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)应该是先接通电源,再释放小车。 (3)断开电源,取下纸带。 (4)如打出的点较轻或是短线时,应调整振针距复写纸的高度。 (5)选择一条理想的纸带,“理想”是指纸带上的点迹清晰,舍弃点密集的部分,适当选取计数点(注意计数点与计时点的区别),弄清楚所选时间间隔T等于多少秒。 (6)每打好一条纸带,将定位轴上的复写纸换个位置,以保证打点清晰。 (7)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0之间的距离)。,探究一,探究二,随堂检测,2.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。,探究一,探究二,随堂检测,典例剖析 例2(多选)在探究小车速度随时间变化的规律的实验中,我们使用了打点计时器。关于实验注意事项及打出的纸带经测量的实验数据的处理,下列叙述正确的有( ) A.一定要使用电磁打点计时器,因为电火花计时器需220 V交变电流,不安全 B.要从打出的几条纸带中选择一条点迹清晰且各点排成一条直线的纸带进行测量,测量时还要舍掉开头一些过于密集的点迹,必要时应该选取计数点进行测量 C.要选用各处平整程度、光滑程度相同的长木板做实验 D.可以采用作v-t图象的方法来处理数据,是哪种运动便一目了然,探究一,探究二,随堂检测,解析只要操作正规,不存在安全问题,而且使用电火花计时器阻力小,A错误;所打点要清晰而且在一条直线上,为了减小实验误差,可以每隔几个点作为一个计数点,B正确;选用各处平整程度、光滑程度相同的长木板做实验可减小误差,C正确;图象法处理数据更直观,给人一目了然的感觉,D正确。 答案BCD,探究一,探究二,随堂检测,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.两相邻测量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,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;纸带上开始时密集的点,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;选取测量点,可增加测量距离,减小测量过程所产生的误差,两相邻测量点间的时间间隔不一定取0.1 s,故D错误。 答案C,探究一,探究二,随堂检测,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,用的电源频率为50 Hz,关于计数点间时间间隔的下列说法正确的是( ) A.每隔四个点取一个计数点,则计数点间的时间间隔为0.10 s B.每隔四个点取一个计数点,则计数点间的时间间隔为0.08 s C.每隔五个点取一个计数点,则计数点间的时间间隔为0.10 s D.每隔五个点取一个计数点,则计数点间的时间间隔为0.08 s 解析本实验用的电源为50 Hz的交变电流,则相邻两点间的时间间隔为T= s=0.02 s,所以每隔4个点取一个计数点时计数点间的时间间隔为0.10 s,选项A正确,B错误;每隔5个点取一个计数点则有6个时间间隔,总间隔为0.026 s=0.12 s,选项C、D错误。 答案A,探究一,探究二,随堂检测,3.某同学利用打点计时器“研究小车速度随时间变化的规律”。该同学在小车的后面连上纸带,使小车加速运动,利用纸带上打出的点计算小车各个时刻的速度。某次打出的一条纸带如图所示。该同学已在这条纸带上取好了计数点,每两个计数点间还有4个点未画出。计数点的编号依次为A、B、C、D、E,打点计时器打点的时间间隔为0.02 s。他把一刻度尺放在纸带上,其零刻度线和计数点A对齐。,探究一,探究二,随堂检测,(1)根据该同学打出的纸带,我们可以判断小车与纸带的 (填“左”或“右”)端相连。 (2)用该刻度尺测量出计数点A、B之间的距离为 cm。 (3)计算打B这个计数点时纸带的瞬时速度vB= m/s。 答案(1)左 (2)1.50 (3)0.18,探究一,探究二,随堂检测,4.某同学用如图甲所示的实验装置探究物体的速度与时间的关系: 甲 乙,探究一,探究二,随堂检测,(1)电磁打点计时器接 (填“低压直流”“低压交流”或“220 V交流”)电源。 (2)实验时,使小车靠近打点计时器,先 再 。(填“接通电源”或“放开小车”) (3)若所接电源的频率是50 Hz