2.4 科学测量：做直线运动物体的瞬时速度（教学课件）高中物理鲁科版必修第一册

高中物理鲁科版必修第一册教学课件TeachingCourseware20XX.XX.XX第四节

科学测量：做直线运动物体的瞬时速度第二章匀变速直线运动PART.1PART.2PART.3PART.4素养目标新课讲解新课导入经典例题目录CONTENTSPART.2PART.4课堂练习课堂小结1.练习使用打点计时器，纸带数据处理和测量瞬时速度的方法。2.体会如何从实验研究中获取数据。3.学会利用图像处理实验数据的科学方法。4.知道小车在重物牵引下运动速度随时间变化的规律。素养目标新课导入在生活中，人们跳远助跑、水中嬉戏、驾车行驶、短道速滑.在自然界里，物体下落、鸽子飞翔、猎豹捕食、蜗牛爬行、蚂蚁搬家……这些运动中都有速度的变化。物体的速度变化存在规律吗？怎样探索速度随时间变化的规律呢？新课讲解Newlessonexplanation新课讲解一、运动时间和位移的记录1.两种打点计时器打点方式：工作电压：打点频率：阻力来源：振针振动，利用复写纸在纸带上留下点迹4-6V交流电与交流电的频率相同，若为50Hz，则每隔0.02s打一个点振针和纸带之间的摩擦，以及限位孔和纸带间的摩擦，阻力较大电磁打点计时器是一种使用低压交流的计时仪器新课讲解打点方式：工作电压：打点频率：阻力来源：利用火花放电，在纸带上“打”出点迹220V交流电与交流电的频率相同，若为50Hz，则每隔0.02s打一个点来自纸带本身的运动，阻力较小，实验误差较小电火花计时器是利用火花放电时在纸带上打出小孔而显示出点迹的计时仪器。新课讲解0ABCDE

F

G打电计时器打出的纸带时间间隔0.02s时间间隔0.02s上图与打点计时器打出的点是否有相似之处？该图是如何得出的呢？频闪灯的灯光频率相当于打点计时器交变电源的频率，而间隔相等时间出现的影像则相当于打点计时器打出的点新课讲解二、测量小车的瞬时速度电磁打点计时器(或电火花计时器)、纸带、刻度尺、导线、轨道、复写纸片、低压交流电源(频率是50Hz，电火花计时器使用220V交流电源，频率也为50Hz)1.实验目的（1）测量小车的瞬时速度。（2）判断沿斜面下滑的小车是否做匀变速直线运动。（3）学习使用打点计时器。2.实验器材新课讲解3.实验原理与设计1.纸带上打出的原始点为计时点。2.为便于测量和计算，选取间距较大且时间间隔相等的计时点来研究，这样的点叫做计数点。如何选择计数点？舍去开头密集的点，选取便于测量的某点作为计时的起点，记为点0，依次向后每5个点选取一个计数点，分别记为1，2，3…….相邻两个计数点间隔的时间T=0.10s。0123新课讲解如何根据求纸带上某点的瞬时速度用较短时间间隔内的平均速度可近似视为瞬时速度。3.用刻度尺量出相邻两计数点间的长度，分别记为s1，s2，s3....1.用描点法可作出小车的v－t图像2.根据图像的形状可判断小车的运动性质3.利用v－t图线的斜率可求出小车的加速度。根据v－t图像判断速度的变化规律v/(m·s-1)

00.10.20.30.40.5

0.10.20.30.40.5∆v∆tt/s

新课讲解(1)把电磁打点计时器固定在桌子上，纸带穿过限位孔，把复写纸套在定位轴上，并且压在纸带上面。(2)把电磁打点计时器的两个接线柱接到6V的低压交流电源上。(3)接通电源开关，用手水平拉动纸带，使它在水平方向上运动，纸带上就打下一系列点。(4)取下纸带，从能看得清的某个点开始，往后数出若干个点，如果共有

n

个点，那么

n

个点的间隔数为

n－1

个，则纸带的运动时间Δt＝(n－1)×0.02s。(5)用刻度尺测量出从开始计数的点到最后的点间的距离Δx。(6)利用公式

计算出纸带在这段时间内的平均速度。4.实验步骤新课讲解新课讲解1.固定打点计时器时，应注意使两限位孔和小车运动轨迹在同一直线上。滑轮不能过高，细绳应与木板平行。2.开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器。3.实验中“接通电源”和“释放小车”两步应先接通电源，打点稳定后释放小车；打点结束后立即关闭电源，再将纸带取下。4.实验时要注意保护小车及滑轮，要避免它们被碰坏或跌坏。所以，当小车到达滑轮前需及时用手按住它。5.注意事项新课讲解6.数据分析（2）计算计数点1，2，3，…对应的瞬时速度，将计算结果填入表格计数点012345t/ss/mv/（m·s-1）（1）选取一条点迹清晰便于分析的纸带。新课讲解（2）根据计算试据绘制速度随时间变化的v—t图像，判断小车是否做匀变速直线运动。①在坐标纸上建立坐标系，描出数据点；②用一条平滑曲线（包括直线）

“拟合”这些点，让这条线通过尽可能多的点，不在线上的点均匀分布在曲线两侧，偏差比较大的点忽略不计。v－t图像的数据点基本分布在一条直线上小车是否做匀变速直线运动。0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.50.61.21.00.80.60.40.2t/sv/(m·s-1)新课讲解7.实验结论小车做匀加速直线运动。8.误差分析误差产生原因减小方法偶然误差系统误差①纸带上计数点间隔距离得测量②v-t图线作出的并非一条直线①小车、纸带运动过程中有摩擦②电源的不稳定性①多次测量求平均值②大多数点在线上，不在线上的点尽可能分布在线的两侧①使用电火花打点计时器②使用稳压电源新课讲解（1）为什么标出计数点时要避开点迹密集部分，从距打点的开始端几厘米处选择一个点记为点0？选取的计数点间隔的时间越小，平均速度就越接近瞬时速度，实验误差是否就一定越小？（2）请说明你是如何得出瞬时速度的，并解释得出上述实验结论的理由。（3）你能否根据上述v-t图像求出小车的加速度大小？为了减少测量误差。小车速度小点密集则多取几个点为计数点，反之可少取。新课讲解经典例题ClassicExample经典例题

例1.（1）如图所示是电火花计时器的示意图。电火花计时器和电磁打点计时器一样，工作时使用_______（选填“交流”或“直流”）电源，当电源的频率是50Hz时，每隔______s打一次点。其工作时的基本步骤如下：A.当纸带完全通过电火花计时器后，及时关闭电源B.将电火花计时器电源插头插入相应的电源插座C.将纸带从墨粉纸盘下面穿过电火花计时器D.接通开关，听到放电声，立即拖动纸带运动上述步骤正确的顺序是________。（按顺序填写步骤编号）交流0.02CBDA经典例题（2）如图所示的纸带是某同学练习使用电火花计时器时得到的，纸带的左端先通过电火花计时器，从点迹的分布情况可以断定纸带的速度变化情况是__________（选填“速度减小”或“速度增大”）。若所用电源的频率为50Hz，从打下A点到打下B点共14个点迹，历时______s。速度增大0.26经典例题例2.在“测量小车的瞬时速度”的实验中，如图所示为记录小车运动情况的一条纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔T＝0.1s。（1）计算D、C、B各点的瞬时速度，vD＝_____m/s，vC＝_____m/s，vB＝_____m/s（2）以A点为计时起点，在如图所示坐标系中作出的v－t图像，并根据图像求出加速度a＝_________。2.641.383.9012.6m/s2经典例题偶然误差较大，没有充分利用实验数据。例3.一物体做匀加速直线运动，已知连续相等时间T内的六段位移如图所示。某同学计算物体加速度时，选取纸带上任意两段位移，利用公式∆s=s2－s1＝aT2计算物体的加速度，你认为这种方法有何不妥？课堂练习ClassroomPractice课堂练习课堂练习课堂练习课堂练习课堂