2019秋人教版高中物理必修1教学课件：第二章匀变速直线运动的研究第1节实验：探究小车速度随时间变化的规律

第1节实验：探究小车速度随时间变化的规律任务1：观察生活现象，提出研究问题．任务2：两种测量速度的方法．任务3：用打点计时器研究小车运动、获取并记录数据．任务4：处理数据、寻找规律．学习目标问题情景：马路上洒水车洒完水后车子滴下的水渍任务1：观察生活现象，提出研究问题问题1.从水迹能否看出车的运动情况?2.要知道车在某一位置(时刻)的速度需要测量哪些物理量?3.如果在实验室条件下研究小车的运动情况，你怎样设计实验方案?需要测量什么物理量?器材是什么?问题提示素养目标1.从水迹能否看出车的运动情况?车向左运动，速度越来越大能将洒水车与打点计时器的工作原理进行类比，分析水迹获知车的运动(科学思维)会根据实验目的选择实验器材(科学探究)2.要知道车在某一位置(时刻)的速度需要测量哪些物理量?水滴之间的距离和滴水时间间隔3.如果在实验室条件下研究小车的运动情况，你怎样设计实验方案?需要测量什么物理量?器材是什么?可以用小车连接打点计时器，通过分析纸带来测量速度任务2：两种测量速度的方法问题情景：气垫导轨及数字计时器如图所示，打点计时器如图所示问题1.如图，滑块在恒定牵引力作用下从同一位置多次释放，改变挡光片的宽度，记录对应挡光片宽度和时间，计算平均速度．得到的平均速度有何规律?2.用excel做出平均速度和挡光片宽度关系图像．图线有什么特点?若要测量瞬时速度，挡光片应该满足什么条件?3.如果要研究速度随时间的变化规律，可否用气垫导轨这一装置?为什么?4.如图，小车后面拖一条纸带，连接打点计时器，纸带上打出的点迹是否反映了小车的运动情况?用这种方法是否可以研究滑块运动速度随时间的变化规律?问题提示素养目标1.如图，滑块在恒定牵引力作用下从同一位置多次释放，改变挡光片的宽度，记录对应挡光片宽度和时间，计算平均速度，得到的平均速度有何规律?大致相等理解测量滑块速度的依据(物理观念)，会运用极限思想理解平均速度与瞬时速度的关系(科学思维)2.用excel做出平均速度和挡光片宽度关系图像．图线有什么特点?若要测量瞬时速度，挡光片应该满足什么条件?测量瞬时速度，挡光片宽度尽量小3.如果要研究速度随时间的变化规律，可否用气垫导轨这一装置?为什么?气垫导轨的光电门能记录挡光的时间间隔，很难记录多个位置对应的时刻认识气垫导轨很难同时确定多个位置的时(科学探究)4.如图，小车后面拖一条纸带，连接打点计时器，纸带上打出的点迹是否反映了小车的运动情况?用这种方法是否可以研究滑块运动速度随时间的变化规律?打点纸带可以记录小车的运动情况可以认识小车的运动与纸带的运动具有相同性，可通过研究纸带的运动来研究小车的运动(科学思维)任务3：用打点计时器研究小车运动、获取并记录数据问题情景:如图所示问题1.按图1所示进行器材安装时，要注意什么问题?2.开始释放小车时，小车靠近还是远离打点计时器?是先接通电源，再放开小车，还是先放小车后接通电源?完成实验后应及时做什么?3.测量计数点间距离时，读数时如果以cm做单位，需要保留几位小数?4.图2中，选几个计时点间隔的时间作为计时单位比较合理?5.要进行几次测量，设计怎样的实验数据记录表，才能进行小车速度随时间变化规律的探究?图1图2问题提示素养目标1.按图1所示进行器材安装时，要注意什么问题?小车靠近打点计时器、纸带与木板平行、细绳与木板平行会正确安装实验器材、进行规范的实验操作(科学探究)会标出合理的计数点并进行测量(科学探究)2.开始释放小车时，小车靠近还是远离打点计时器?是先接通电源，再放开小车，还是先放小车后接通电源?完成实验后应及时做什么?小车靠近打点计时器先接通电源完成实验及时关闭电源3.测量计数点间距离时，读数时如果以cm做单位，需要保留几位小数?2位4.图2中，选几个计时点间隔的时间作为计数单位比较合理?常选取5个点5.要进行几次测量，设计怎样的实验数据记录表，才能进行小车速度随时间变化规律的探究?打出的纸带上的点尽量多会设计表格记录实验数据(科学探究)任务4：数据处理、寻找规律问题情景:如图所示为一组纸带及数据记录表格问题1.根据表中计算出的速度，你能看出小车的速度随时间如何变化吗?2.怎样更直观、形象地反映小车速度随时间变化的规律?3.作图前，怎样给坐标轴定标?4.你能确定除描出点外的其它时刻小车的速度吗?5.连线连续、平滑的依据是什么?是否还应有其它考虑?是否所有的点都要在连线上?6.小车运动的v－t图像是什么图形?说明小车运动的速度随时间变化有什么规律?7.你能从图线中得到有关运动的哪些信息?问题提示素养目标1.根据表中计算出的速度，你能看出小车的速度随时间如何变化吗?不能2.怎样更直观、形象地反映小车速度随时间变化的规律?做出图象3.作图前，怎样给坐标轴定标?图象充满坐标空间4.你能确定除描出点外的其他时刻小车的速度吗?根据画出的图线来确定5.连线连续、平滑的依据是什么?是否还应有其它考虑?是否所有的点都要在连线上?速度不能突变，所以要连续、平滑离线较远的点要舍去直线，速度随时间均匀变化7.你能从图线中得到有关运动的哪些信息?任意时刻物体的速度小结实验数据处理1.瞬时速度的计算正确使用毫米刻度尺测量每个计数点与第一个计数点间的距离，再得出每相邻两个计数点间的距离Δx1，Δx2，Δx3，…，如图所示。由于各计数点的时间间隔比较短，可以用平均速度来代替瞬时速度。即v1=

，v2=

，…，然后将各计数点对应的时刻与求出的瞬时速度填入设计的表格中。计数点序号12345计数点对应的时刻t/s0.100.200.300.400.50通过计数点时的速度v/（m·s-1）

2.作v-t图象以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，根据表中的数据，选定合适的坐标标度，在直角坐标系中描点，用平滑的曲线连接描绘出的各点，要使尽可能多的点分布在线上，不在线上的点应大致分布在线的两侧，个别偏离较远的点往往是因为错误造成的，应舍去不用。得出v-t图象如图所示。

3.实验结论通过直接分析图象的特点得到小车运动的v-t图象是一条倾斜的直线，那么当时间增加相同的值Δt时，速度也会增加相同的值Δv。可以得出结论：小车的速度随时间均匀增加（或变化）。常考题型题组一实验操作及注意事项题1在测定匀变速直线运动加速度的实验中，某同学操作中有以下实验步骤：A.拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，先放开纸带注意操作顺序，再接通电源B.将打点计时器固定在长木板上，并接好电路C.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码，放手后看小车是否能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（1）其中错误或遗漏的步骤有（遗漏步骤可编上序号G、H……）

。（2）将以上步骤完善并按合理顺序写在横线上：

。◆使用打点计时器进行实验的步骤实验步骤可简化为：放置→固定→连接→先接后放，开始实验→重复实验→数据分析。同时要注意几点：固定时定滑轮要伸出桌面；打点计时器固定于远离定滑轮一端；开始实验时先接通电源，后释放小车。【解析】在用打点计时器测定匀变速直线运动加速度的实验中，要先接通电源，后放开纸带；在取下纸带前要先断开电源；为了减小实验误差，要重复实验两次，即打出三条纸带，然后选择比较理想的纸带进行处理。【答案】（1）①A中应先接通电源，再放开纸带；②D中取下纸带前应先断开电源；③补充步骤G：换上新纸带，重复操作两次（2）EBCFADG题2［多选］关于用打点计时器探究小车速度随时间变化规律的实验，下列说法正确的是（）A.打点计时器应固定在长木板上，且靠近附有滑轮一端B.开始实验时小车应靠近打点计时器C.应先接通电源，待打点稳定后再释放小车D.牵引小车的钩码个数越多越好BC题3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.当测量两个相邻计数点间的距离时，应该用毫米刻度尺的零刻度线对准起点，读出各计数点的刻度值，然后逐一相减，得到相邻两个计数点距离的数值D.分别测出每两个计数点间的距离，这样便于记录C题4在用打点计时器测速度的实验中：（1）如图1所示，是某同学利用打点计时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点间还有四个点没有与每隔五个点取一个计数点是等效的画出，打点计时器打点的时间间隔t=0.02s，其中x1=7.05cm、x2=7.68cm、x3=8.33cm、x4=8.95cm、x5=9.61cm、x6=10.23cm。

下表列出了打点计时器打下B、C、F点时小车的瞬时速度，请在表中填入打点计时器打下D、E两点时小车的瞬时速度。（小数点后保留三位数字）

（2）以A点为计时起点，在坐标图（图2）中作出小车的v-t图像。（3）根据你作出的小车的v-t图像计算出小车的加速度a=

m/s2。题组二利用纸带处理实验数据位置BCDEF速度/（m·s-1）0.7370.801

0.992图1图2图2-1-3◆描绘图像时描点拟合的方法（1）为了描述实验中测量值之间的关系，先将其在坐标系中描点，然后用一条平滑的曲线拟合这些点，不能用折线连接这些点。（2）本实验若没有实验误差，代表小车速度与时间关系的点将全部落在某条直线上。这样，我们作一条直线，使同一次实验得到的各点尽量在这条直线上，落不到直线上的各点，应均匀分布在直线的两侧。题5[2019·广州荔湾区高一期末］某同学在探究小车速度随时间变化的规律时，对打出的一条纸带进行研究，从O点开始每5个计时点作为一个计数点（中间4个打点未画出，电源频率为50赫兹），计数点分别为A、B、C、D、E，该同学已求出各计数点对应的速度，其数值见下表。（结果保留两位有效数字）（1）根据以上数据在所给的坐标图中作出小车的v-t图线（计数点O为计时起点，适当标出横、纵坐标刻度）。

（2）计数点O对应的速度为

m/s，加速度为

m/s2。（保留两位有效数字）计数点ABCDE速度/（m·s-1）0.700.911.101.301.49

题6在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，打点计时器使用的交流电源频率为50Hz，记录小车运动的一段纸带如图所示，在纸带上选择A、B、C、D、E、F六个计数点，相邻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点时小车的速度，填入表中：

（2）根据表中的数据，在图中作出小车运动的v-t图线，并分析小车速度随时间的变化规律。

（3）根据作出的v-t图线可得小车运动的加速度为

m/s2。计数点序号BCDE计数点对应的时刻t/s00.10.20.3通过计数点时小车的速度v/（m·s-1）0.25

0.45

0.350.551题组三实验方案创新题7图是小球沿斜面滚下的频闪照片，照片中每两个相邻小球影像的时间间隔是0.1s小球在不同时刻处于不同的刻度位置，这样便记录了小球运动的时间。小球运动的位移可以用刻度尺测量。（1）试作出小球滚下过程的v-t图像。（2）求出小球滚下过程的加速度。题8小明同学在学习了DIS实验后，设计了一个测物体瞬时速度的实验，其装置如图所示。在小车上固定挡光片，使挡光片的前端与车头齐平，将光电门传感器固定在轨道侧面，垫高轨道的一端。小明同学将小车从该端同一位置由静止释放，获得了几组实验数据。则以下表述正确的是（）①四个挡光片中，挡光片Ⅰ的宽度最小②四个挡光片中，挡光片Ⅳ的宽度最小③四次实验中，第一次实验测得的速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时速度④四次实验中，第四次实验测得的速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时速度A.①③ B.②③ C.①④ D.②④实验次序不同的挡光片通过光电门的时间/s速度/（m·s-1）第一次Ⅰ0.230440.347第二次Ⅱ0.174640.344第三次Ⅲ0.116620.343第四次Ⅳ0.058500.342D题9做直线运动的小车，牵引一条通过打点计时器的纸带，交流电源的频率是50Hz，由纸带上打出的某一个点开始，每5个点剪下一段纸带，每一小段纸带的一端与x轴重合，两边与y轴平行，将纸带贴在坐标系中，如图所示。（1）仔细研究图像，找出小车在连续相等时间内的位移之间存在的关系；（2）设Δt=0.1s，请画出该小车的v-t图像；（3）根据图像求其加速度。谢谢！长风破浪会有时，直挂云帆济沧海。努力，终会有所收获，功夫不负有心人。以铜为镜，可以正衣冠；以古为镜，可以知兴替；以人为镜，可以明得失。前进的路上，要不断反思、关照自己的不足，学习更多东西，更进一步。穷则独善其身，达则兼济天下。现代社会，有很多人，钻进钱眼，不惜违法乱纪；做人，穷，也要穷的有骨气！古之立大事者，不惟有超世之才，亦必有坚忍不拔之志。想干成大事，除了勤于修炼才华和能力，更重要的是要能坚持下来。士不可以不弘毅，任重而道远。仁以为己任，不亦重乎?死而后已，不亦远乎?心中有理想，脚下的路再远，也不会迷失方向。太上有立德，其次有立功，其次有立言，虽久不废，此谓不朽。任何事业，学业的基础，都要以自身品德的修炼为根基。饭疏食，饮水，曲肱而枕之，乐亦在其中矣。不义而富且贵，于我如浮云。财富如浮云，生不带来，死不带去，真正留下的，是我们对这个世界的贡献。英雄者，胸怀大志，腹有良策，有包藏宇宙之机，吞吐天地之志者也英雄气概，威压八万里，体恤弱小，善德加身。老当益壮，宁移白首之心；穷且益坚，不坠青云之志老去的只是身体，心灵可以永远保持丰盛。乐民之乐者，民亦乐其乐；忧民之忧者，民亦忧其忧。做领导，要能体恤下属，一味打压，尽失民心。勿以恶小而为之，勿以善小而不为。越是微小的事情，越见品质。学而不知道，与不学同；知而不能行，与不知同。知行合一，方可成就事业。以家为家，以乡为乡，以国为国，以天下为天下。若是天下人都能互相体谅，纷扰世事可以停歇。志不强者智不达，言不信者行不果。立志越高，所需要的能力越强，相应的，逼迫自己所学的，也就越多。臣心一片磁针石，不指南方不肯休。忠心，也是很多现代人缺乏的精神。吾日三省乎吾身。为人谋而不忠乎?与朋友交而不信乎?传不习乎?若人人皆每日反省自身，世间又会多出多少君子。人人好公，则天下太平；人人营私，则天下大乱。给世界和身边人，多一点宽容，多一份担当。为天地立心，为生民立命，为往圣继绝学，为万世开太平。立千古大志，乃是圣人也。丹青不知老将至，贫贱于我如浮云。淡看世间事，心情如浮云天行健，君子以自强不息。地势坤，君子以厚德载物。君子，生在世间，当靠自己拼搏奋斗。博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之。进学之道，一步步逼近真相，逼近更高。百学须先立志。天下大事，不立志，难成！海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚做人，心胸要宽广。其身正，不令而行；其身不正，虽令不从。身心端正，方可知行合一。子曰:“知者不惑，仁者不忧，勇者不惧。”真正努力精进者，不会把时间耗费在负性情绪上。好学近乎知，力行近乎仁，知耻近乎勇。力行善事，有羞耻之心，方可成君子。操千曲尔后晓声，观千剑尔后识器做学问和学技术，都需要无数次的练习。第一个青春是上帝给的；第二个的青春是靠自己努力当眼泪流尽的时候，留下的应该是坚强。人总是珍惜未得到的，而遗忘了所拥有的。谁伤害过你，谁击溃过你，都不重要。重要的是谁让你重现笑容。幸运并非没有恐惧和烦恼；厄运并非没有安慰与希望。你不要一直不满人家，你应该一直检讨自己才对。不满人家，是苦了你自己。最深的孤独不是长久的一个人，而是心里没有了任何期望。要铭记在心；每一天都是一年中最完美的日子。只因幸福只是一个过往，沉溺在幸福中的人；一直不知道幸福却很短暂。一个人的价值，应该看他贡献什么，而不应当看他取得什么。做个明媚的女子。不倾国，不倾城，只倾其所有过的生活。生活就是生下来，活下去。人生最美的是过程，最难的是相知，最苦的是等待，最幸福的是真爱，最后悔的是错过。两个人在一起能过就好好过！不能过就麻利点分开。当一个人真正觉悟的一刻，他放下追寻外在世界的财富，而开始追寻他内心世界的真正财富。人若软弱就是自己最大的敌人。日出东海落西山，愁也一天，喜也一天。遇事不转牛角尖，人也舒坦，心也舒坦。乌云总会被驱散的，即使它笼罩了整个地球。心态便是黑暗中的那一盏明灯，可以照亮整个世界。生活不是单行线，一条路走不通，你可以转弯。给我一场车祸。要么失忆。要么死。有些人说：我爱你、又不是说我只爱你一个。生命太过短暂，今天放弃了明天不一定能得到。删掉了关于你的一切，唯独删不掉关于你的回忆。任何事都是有可能的。所以别放弃，相信自己，你可以做到的。、相信自己，坚信自己的目标，去承受常人承受不了的磨难与挫折，不断去努力、去奋斗，成功最终就会是你的！既然爱，为什么不说出口，有些东西失去了，就在也回不来了！对于人来说，问心无愧是最舒服的枕头。嫉妒他人，表明他人的成功，被人嫉妒，表明自己成功。在人之上，要把人当人；在人之下，要把自己当人。人不怕卑微，就怕失去希望，期待明天，期待阳光，人就会从卑微中站起来，带着封存梦想