高一物理教案21探究小车速度随时间变化的规律

1、课题打点计时器、探究小车速度随时间变化的规律课时1教学目标1、了解打点计时器的结构，理解其基本原理并会使用。2、知道两种计时器的工作电压，打点周期。3、理解纸带测速原理，会计算瞬时速度。4、能运用实验数据描绘v ­t图象，并会分析速度变化特点。重点1、理解纸带测速原理，会计算瞬时速度；2、能运用实验数据描绘v ­t图象，并会分析速度变化特点； 难点1、会计算瞬时速度；2、探究物体的速度随时间变化规律；教学方法学讲计划。教具准备带有定滑轮的长木板、小车、带有小钩的细线、钩码若干、打点计时器、纸带、坐标纸，刻度尺、学生电源、导线若干、夹子。教学过程模块任务、情景、问题设计生成自

2、主学习自主检测1、 介绍2、 展示3、 打点计时器的原理及使用4、实验步骤（1）如图所示，把附有滑轮的长木板放在实验桌上，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，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行，然后把纸带穿过打点计时器，并把纸带的另一端固定在小车后面。（3）把小车停在打点计时器处，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，换上新纸带，重复实验三次。5、注意事项（1）实验前，应将打点计时器固定好，以免拉动纸带时晃动，并要先轻轻试拉纸带，应无明显的阻滞现象

3、。(2)使用打点计时器时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再拉动纸带。(3)手拉动纸带时速度应快一些，以防点迹太密集。(4)使用电火花计时器时，应注意把纸带正确穿好，墨粉纸盘位于纸带上方；使用电磁打点计时器时，应让纸带穿过限位孔，压在复写纸下面。(5)使用电磁打点计时器时，如打出的点较轻或是短线，应调整振针距复写纸的高度。(6)打点计时器不能连续工作太长时间，打点之后应立即关闭电源。(7)对纸带进行测量时，不要分段测量各段的位移，正确的做法是一次测量完毕(可先统一测量出各个测量点到起始测量点O之间的距离)。读数时应估读到毫米的下一位。6、数据处理打点计时器打点的周期为T，则A、B、C、D

4、、各点的瞬时速度分别为vA、vB、vC、vD、7、常用方法（表格法、图像法）利用v­t图象分析物体的运动(1)v­t图象用横轴表示时间t，纵轴表示速度v，建立直角坐标系。根据测量的数据在坐标系中描点，然后用平滑的曲线把这些点连接起来，即得到如图所示的v­t图象。(2)v­t图象的意义v­t图象非常直观地反映了速度随时间变化的情况，它并不是物体运动的轨迹。1、如何测定某点的速度瞬时速度的测定原理：跟运动物体连在一起的纸带上打出的点记录了物体在不同时刻的位置，用刻度尺测出两个计数点间的位移x，打两个点的时间可用t(n1)×0.02 s求得

5、，则平均速度v，当t很短时，可以认为 为t时刻的瞬时速度。2、匀速直线运动的v­t图象匀速直线运动的v­t图象是与时间轴平行的直线。从匀速直线运动的v­t图象中不仅可以看出速度的大小，并且可以求出位移。根据位移公式xvt，在v­t图象中就对应着边长分别为v0和t0的一个矩形面积，如图中阴影的部分。3、误差分析利用平均速度来代替计数点的瞬时速度自身带来系统误差。为减小误差，应取以计数点为中心的较小位移x来求平均速度。（D、F两点离E点越近，算出的平均速度越接近E点的瞬时速度。）4、 练习：实验数据的处理(利用纸带求速度)某同学在做“用打点计时器测速度”的实

6、验时，得到一条点迹清晰的纸带如图所示，在纸带上依次选出7个计数点，分别标以O、A、B、C、D、E和F，每相邻的两个计数点间还有四个点未画出，每相邻两计数点间时间间隔为T，打点计时器所用电源的频率是50 Hz。(1)如果测得C、D两点间距x42.70 cm，D、E两点间距x52.90 cm，则根据此数据计算在打D点时的速度公式为_(用x4、x5、T表示)，小车的速度值vD_ m/s(保留三位有效数字)。(2)该同学分别算出其他点的速度：vA0.220 m/s，vB0.241 m/s，vC0.258 m/s，vE0.300 m/s，请设计表格将实验数据填入表格中，并在如图所示的坐标系中作出小车运动

7、的v ­ t图象。(3)由所作v ­t图象判断小车在做_运动。答案：(1)D点为C、E的中间时刻，所以可以认为D点的瞬时速度等于CE间的平均速度，即vD，又T5×0.02 s0.10 s，解得vD0.280 m/s。(2)实验表格如下。时间t/s0.10.20.30.400.5速度v/(m·s1)0.2200.2410.2580.2800.300根据表中数据描点得v ­t图象如图所示。(3)从图象上可以看出物体速度随时间均匀增大，所以小车做匀加速运动。小组探讨（记录典型问题）师生探讨1、数据处理 ：老师点拨，学生分组操作。（1）如图所示舍掉纸带

8、开头一些过于密集的点迹，找一个适当的点做为计时起点，并记为0点。401235x1x2x3x4x5（2）从起点开始，每隔4个点取一个计数点，分别记为1、2、3、4、5点。 思考：相邻两个计数点间的时间间隔为多少秒？ （3）用直尺分别测量各个计数点间的距离，填入下表。思考：通过观察、思考，看看相邻的两个计数点间的距离有什么规律？ （点拔：相邻的距离之差是一个定值。这是匀变速直线运动一个很重要的特点，也是判断一个直线运动是不是匀变速直线运动的一个依据。） （4）根据相邻的两个计数点间的距离分别测量中间的计数点1、2、3、4的瞬时速度，把各个计数点的瞬时速度填入下表。 （点拔：求计数点瞬时速度公式举例

9、：V1=(x1+x2)/2T，且T =0.1s）思考：你能不能根据相邻两个数点间的距离的规律计算起点0点和最后一个计数点5点的瞬时速度？把这两个计数点的瞬时速度也填入下表。 （点拔：假设0点前面还有一个计数点0点，让0点作为0点和1点的时间中点。同理假设5点后面还有一个计数点6点，让5点作为4点和6点的时间中点。测量出0点到0点间的距离、5点到6点间的距离，即可计算起点0点和最后一个计数点5点的瞬时速度。）计数点序号123456计数点对应的时刻（s）0.100.400.60各计数点间的距离各计数点的速度（cms）（5）以速度v为纵轴，时间t为横轴建立直角坐标系。根据表中的v、t数据，选择适当的

10、坐标单位在坐标系中描点。思考：该图像过坐标原点吗？为什么？根据小车的v-t图象，探究小车速度随时间变化满足什么规律？ （点拔：小车的v-t图象是一条直线，说明小车在任意相等的时间内速度的变化都相同，即小车的加速度不变。）点睛提高1、打点计时器的使用方法和利用打点计时器研究物体运动的方法；2、通过纸带会计算各个计数点的速度；3、画v-t图象。 4、传感器测速5、频闪照片法6、拓展与提高、用同一张底片对着小球运动的路径每隔 s拍一次照，得到的照片如图所示，则整个过程中小球运动的平均速度是()A0.25 m/sB0.2 m/sC0.17 m/s D无法确定、像打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物

11、体运动情况的常用计时仪器，其结构如图甲所示，a、b分别是光电门的激光发射、接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间。在图乙所示装置中MN是水平桌面，PQ是长1 m左右的木板，Q是木板与桌面的接触点，1和2是固定在木板上适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有画出。让滑块从木板的顶端滑下，光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为t15.0×102 s和t22.0×102 s。用游标卡尺测得滑块的宽度d5.015 cm。则：(1)滑块通过光电门1的速度v1的大小是多少？(2)滑块通过光电门2的速度v2的大小是多少？解析：由于滑块通过两光电门的时间极短，故可用滑块通过光电门的平均速度代替其瞬时速度，故(1)v11.003 m/s(2)v22.508 m/s答案：(1)1.003 m/s(2)2.508 m/s、交警部门为了检测车辆行驶情况，在公路上安装了超声波测速仪，图甲是超声波测速仪测量车速的示意图，测速仪发出并接收超声波脉冲信号，根据发出和接收到的信号间的时间差，测出被测物体的速度。图乙中P1、P2是测速仪发出的超声波信号，n1、n2分别是P1、P2由汽车反射回来的信号。设测速仪匀速扫描，P1、P2之间的时间间隔t1.0 s，超声波在空气中的传播速度是v340 m/s，若汽车是匀速