高中物理 第二章 匀变速直线运动的研究（第1课时）实验：探究小车速度随时间变化的规律 匀变速直线运动的速度与时间的关系课件 新人教版必修1.ppt

第1课时实验 探究小车速度随时间变化的规律匀变速直线运动的速度与时间的关系 研究学考 明确要求 知识点一实验探究 基础梳理 1 实验器材打点计时器 纸带 一端附有滑轮的长木板 小车 细绳 钩码 坐标纸 2 实验原理 1 纸带上某点的瞬时速度一般用一小段时间内的 代替 2 用描点法画出小车的v t图象 图线的 表示加速度 如果v t图象是一条倾斜的直线 说明小车的速度是均匀变化的 交流电源 刻度尺 平均速度 斜率 3 实验步骤 1 如图1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 打点计时器固定在长木板没有滑轮的一端 连接好电路 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 并把纸带的另一端固定在小车的后面 3 把小车停在靠近打点计时器的位置 先 后 让小车拖着纸带运动 打点计时器就在纸带上打下一串小点 随后立即关闭电源 换上新纸带 重复操作两次 接通电源 释放 小车 思考本实验有哪些注意事项 答案 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 待打点计时器工作稳定后 再放开小车 当小车停止运动时及时断开电源 3 安装打点计时器时 要尽量使纸带 小车 细线和定滑轮上边缘在一条直线上 4 牵引小车的重物 或钩码 的质量要适宜 如果质量过大 纸带上打出的计时点太少 如果质量过小 点过于密集 不便于测量距离 即学即练 1 在 探究小车的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 关闭电源 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 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 要应先接通电源 再放开纸带 故a错误 2 本着先安装器材 后进行实验的思路 如在该实验中 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 a应先接通电源 再放开纸带 2 ebcfadg 知识点二实验数据的处理及误差分析 基础梳理 1 计算法 1 纸带的选取从三条纸带中选取一条比较理想的纸带 舍掉开头一些过于密集的点 在后面便于测量的地方找一个开始点来确定计数点 为了计算方便 通常选相隔0 1s的若干计数点进行测量 2 采集数据的方法如图2所示 在纸带上测出各计数点到计数零点的距离x1 x2 x3 x4 x5 x6 然后再计算出相邻两个计数点的距离 x1 x1 x2 x2 x1 x3 x3 x2 x4 x4 x3 x5 x5 x4 x6 x6 x5 图2 2 图象法 1 定标度 坐标轴的标度选取要合理 应使图象大致布满坐标纸 图3 典例精析 例1 2015 杭州市高一期中 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 计算小车通过计数点 2 的瞬时速度为v2 m s 小车的加速度是a m s2 答案1 205 4012 000 210 60 即学即练 2 一小球在桌面上从静止开始做加速直线运动 现用高速摄影机在同一底片上多次曝光 记录下小球每次曝光的位置 并将小球的位置编号 如图4甲所示 1位置恰为小球刚开始运动的瞬间 作为零时刻 摄影机连续两次曝光的时间间隔均相同 小球从1位置到6位置的运动过程中经过各位置的速度分别为v1 0 v2 0 06m s v3 m s v4 0 18m s v5 m s 在图乙所示的坐标纸上作出小球的速度 时间图象 保留描点痕迹 根据图象可求出加速度a m s2 保留两位有效数字 图4 答案0 120 24见解析图0 12 知识点三匀变速直线运动及v t图象 基础梳理 1 匀变速直线运动 1 特点 加速度a v t图象是一条 2 分类 匀加速直线运动 物体的速度随时间 匀减速直线运动 物体的速度随时间 2 对v t图象的理解 1 其上每一个点表示某一时刻的速度 正负表示速度的 即物体运动的方向 2 直线的斜率表示 斜率的正负表示加速度的 恒定不变 倾斜的直线 均匀增大 均匀减小 方向 加速度 方向 思考几种常见的匀变速直线运动的v t图象 如图5所示 图5 1 直线a 速度随时间均匀增加 为直线运动 2 直线b 速度随时间均匀减小 为直线运动 3 直线c 速度随着时间先 后反向 由于加速度不变 整个运动过程也是直线运动 答案 1 匀加速 2 匀减速 3 均匀减小均匀增加匀变速 典例精析 例2 如图6所示 请回答 图6 1 图线 分别表示物体做什么运动 2 物体3s内速度的改变量是多少 方向与速度方向有什么关系 3 物体5s内速度的改变量是多少 方向与其速度方向有何关系 4 物体运动的加速度分别为多少 方向如何 5 两图线的交点a的意义 答案 1 做匀加速直线运动 做匀减速直线运动 2 物体3s内速度的改变量是9m s 方向与速度方向相同 3 物体5s内速度的改变量是 9m s 方向与其速度方向相反 4 物体的运动加速度分别为3m s2 1 80m s2 物体加速度与速度方向相同 物体加速度与速度方向相反 5 两图线的交点表示此时两者速度相同 技巧点拨 由v t图象可获得物体运动的信息有 1 物体运动的快慢 对应纵轴数值 2 物体运动的方向 一般t轴上方为正方向 t轴下方为负方向 3 物体运动快慢的变化 从图线对应的v数值变化可以看运动快慢的变化 4 加速度大小 图线斜率绝对值大则a大 斜率绝对值小则a小 图象的斜率不变 a即不变 即学即练 3 如图7所示是某物体做直线运动的v t图象 由图象可知 图7 a 物体在0 2s内做匀速直线运动b 物体在2 8s内静止c t 1s时物体的加速度为6m s2d t 5s时物体的加速度为12m s2 答案c 知识点四速度与时间的关系式 基础梳理 1 公式v v0 at中各量的物理意义v0是开始计时时的瞬时速度 称为初速度 v是经时间t后的瞬时速度 称为末速度 at是在时间t内的速度 即 v at 2 公式的适用条件 做 运动的物体3 公式的矢量性公式中的v0 v a均为矢量 应用公式解题时 一般取v0的方向为正方向 若物体做匀加速直线运动 a取正值 若物体做匀减速直线运动 a取负值 变化量 匀变速直线 4 公式v v0 at的特殊形式 1 当a 0时 v v0 匀速直线运动 2 当v0 0时 v at 由静止开始的匀加速直线运动 典例精析 例3 汽车以45km h的速度匀速行驶 1 若汽车以0 6m s2的加速度加速 则10s后速度能达到多少 2 若汽车刹车以0 6m s2的加速度减速 则10s后速