高中物理 第2章 探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律課件 新人教版必修1

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1、成才之路成才之路 物理物理路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索人教版人教版 必修必修1 勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究第二章第二章1.1.1集合的概念1實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)：探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律第二章第二章1.1.1集合的概念學(xué)習(xí)目標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1課堂情景切入課堂情景切入2知識(shí)自主梳理知識(shí)自主梳理3重點(diǎn)難點(diǎn)突破重點(diǎn)難點(diǎn)突破4考點(diǎn)題型設(shè)計(jì)考點(diǎn)題型設(shè)計(jì)5課后強(qiáng)化作業(yè)課后強(qiáng)化作業(yè)6學(xué)習(xí)目標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)定位掌握實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)儀器的安裝與使用學(xué)會(huì)用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能根據(jù)“vt”圖象描述小車(chē)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律課堂情景切入課堂情景切入 要探究一個(gè)物體的

2、速度隨時(shí)間變化的規(guī)律，必須知道物體在不同時(shí)刻的速度，但直接測(cè)量物體的速度是不容易的。請(qǐng)同學(xué)們思索一下怎樣利用下面的實(shí)驗(yàn)裝置，探究小車(chē)速度隨時(shí)間的變化規(guī)律。知識(shí)自主梳理知識(shí)自主梳理1 實(shí)驗(yàn)原理 平均平均 形狀形狀 斜率斜率 2 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、一端附有滑輪的長(zhǎng)木板、小車(chē)、紙帶、復(fù)寫(xiě)紙片、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、_電源。 一交流交流3 1.(如圖所示)把一端附有滑輪的長(zhǎng)木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上遠(yuǎn)離滑輪的一端，連接好電路。 實(shí)驗(yàn)步驟 2把一條細(xì)繩拴在小車(chē)上，使細(xì)繩跨過(guò)滑輪，下邊掛上合適的鉤碼，放手后，看小車(chē)能否在木板上_，然后把紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并把紙帶的另一

3、端固定在小車(chē)的后面。 3把小車(chē)停靠在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，先_，后_，讓小車(chē)拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列的小點(diǎn)。 4換上新的紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次。 5增減所掛鉤碼，按以上步驟再做兩次實(shí)驗(yàn)。平穩(wěn)地滑行平穩(wěn)地滑行接通電源接通電源釋放小車(chē)釋放小車(chē)4 1.在幾條紙帶中選擇一條_，為了便于測(cè)量，_開(kāi)頭一些過(guò)于密集的點(diǎn)跡，找一個(gè)適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)當(dāng)做計(jì)時(shí)_。 2計(jì)算出各計(jì)數(shù)點(diǎn)的_速度，填入設(shè)計(jì)好的表格中。 3以速度v為縱軸、時(shí)間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系，根據(jù)表中v、t數(shù)據(jù)，在直角坐標(biāo)系中描點(diǎn)，探究小車(chē)_隨時(shí)間變化的規(guī)律。 數(shù)據(jù)處理最理想的最理想的舍掉舍掉起點(diǎn)起點(diǎn)瞬時(shí)瞬時(shí)速度速度重點(diǎn)難點(diǎn)突破重點(diǎn)難點(diǎn)突破 一、實(shí)驗(yàn)

4、數(shù)據(jù)處理的方法 1表格法 從幾條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶，舍掉開(kāi)始一些比較密集的點(diǎn)，在后面便于測(cè)量的地方找一個(gè)開(kāi)始點(diǎn)，作為計(jì)數(shù)始點(diǎn)，以后依次每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，并標(biāo)明0、1、2、3、4，測(cè)量各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0點(diǎn)的距離x，并記錄填入表中。位置編號(hào)012345時(shí)間t/sx/mv/(ms1) 分別計(jì)算出與所求點(diǎn)相鄰的兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離x1、x2、x3。 利用一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于這段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求得各計(jì)數(shù)點(diǎn)1、2、3、4、5的瞬時(shí)速度，填入上面的表格中。 根據(jù)表格的數(shù)據(jù)，分析速度隨時(shí)間怎么變化。 2圖象法 在坐標(biāo)紙上建立直角坐標(biāo)系，橫軸表示時(shí)間，縱軸表示速度，并根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中

5、描點(diǎn)。 畫(huà)一條直線，讓這條直線通過(guò)盡可能多的點(diǎn)，不在線上的點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，偏差比較大的點(diǎn)忽略不計(jì)，如圖所示。 三、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 1開(kāi)始釋放小車(chē)時(shí)，應(yīng)使小車(chē)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。 2先接通電源，計(jì)時(shí)器工作后，再放開(kāi)小車(chē)，當(dāng)小車(chē)停止運(yùn)動(dòng)時(shí)及時(shí)斷開(kāi)電源。 3要防止鉤碼落地和小車(chē)跟滑輪相撞，當(dāng)小車(chē)到達(dá)滑輪前及時(shí)用手按住它。 4牽引小車(chē)的鉤碼個(gè)數(shù)要適當(dāng)，以免加速度過(guò)大而使紙帶上的點(diǎn)太少，或者加速度太小，而使各段位移無(wú)多大差別，從而使誤差增大，加速度的大小以能在50cm長(zhǎng)的紙帶上清楚地取得六、七個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜。 5要區(qū)別計(jì)時(shí)器打出的點(diǎn)與人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)，一般在紙帶上每隔四個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，即時(shí)間間隔為T(mén)0

6、.025s0.1s。 6不要分段測(cè)量各段位移，應(yīng)盡可能地一次測(cè)量完畢(可先統(tǒng)一量出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到計(jì)數(shù)起點(diǎn)O之間的距離)。讀數(shù)時(shí)應(yīng)估讀到毫米的下一位。 7描點(diǎn)時(shí)最好用坐標(biāo)紙，在縱、橫軸上選取合適的單位，用細(xì)鉛筆認(rèn)真描點(diǎn)。考點(diǎn)題型設(shè)計(jì)考點(diǎn)題型設(shè)計(jì)在探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)操作中有以下實(shí)驗(yàn)步驟，其中有錯(cuò)誤或遺漏的步驟。(遺漏步驟可編上序號(hào)G、H、) A.拉住紙帶，將小車(chē)移至靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處先放開(kāi)紙帶，再接通電源； B.將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在平板上，并接好電路； C.把一條細(xì)繩拴在小車(chē)上，細(xì)繩跨過(guò)定滑輪，下面吊著適當(dāng)重的鉤碼； D.取下紙帶；1 對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的掌握 1 E.將平板一端抬高，輕推

7、小車(chē)，使小車(chē)能在平板上平穩(wěn)地滑行； F.將紙帶固定在小車(chē)尾部，并穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔。 (1)所列步驟中有錯(cuò)誤的是：_。 (2)遺漏的步驟：_。 (3)將以上步驟完善后寫(xiě)出合理的步驟順序：_。 解析：(1)步驟A中應(yīng)先通電，再放紙帶，順序不能顛倒；D中取下紙帶前先斷開(kāi)電源；E中操作時(shí)應(yīng)不掛鉤碼。 (2)遺漏的步驟G：換上新紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次。 (3)步驟完善后，合理的實(shí)驗(yàn)步驟順序?yàn)椋築FECADG 答案：(1)A中應(yīng)先通電，再放紙帶；D中取下紙帶前應(yīng)先斷開(kāi)電源；E中操作時(shí)應(yīng)不掛鉤碼 (2)G：換上新紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次 (3)BFECADG 在“探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中： (1)從

8、下列器材中，選出實(shí)驗(yàn)所需的器材_；為達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，還缺少_。 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；天平；低壓直流電源；細(xì)繩；紙帶；小車(chē)；鉤碼；秒表；一端有滑輪的長(zhǎng)木板。 (2)下列操作中正確的有_。(填選項(xiàng)代號(hào)) A.通過(guò)調(diào)節(jié)，使小車(chē)、紙帶、細(xì)繩和定滑輪上邊緣在一條直線上 1 1 B.坐標(biāo)軸單位長(zhǎng)度越小越好 C.開(kāi)始前要先接通電源后松開(kāi)紙帶，打完點(diǎn)要先斷開(kāi)電源后取紙帶 D.鉤碼的質(zhì)量越大越好 答案：(1)交流電源(2)AC 解析：(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種計(jì)時(shí)儀器，所用電源為交流電，因此不用選，但實(shí)驗(yàn)還缺少低壓交流電源，鉤碼的質(zhì)量在實(shí)驗(yàn)中不用測(cè)量，因此不用選。 (2)實(shí)驗(yàn)中要調(diào)節(jié)滑輪的高度使小車(chē)、紙帶、細(xì)繩和定滑輪上邊緣

9、在一條直線上，可以減小摩擦，所以A對(duì)；要適當(dāng)?shù)剡x取坐標(biāo)軸的單位長(zhǎng)度使圖象盡量分布在較大的坐標(biāo)平面內(nèi)，所以B錯(cuò)；開(kāi)始前要先接通電源后松開(kāi)紙帶，打完點(diǎn)要先斷開(kāi)電源后取紙帶，這樣可以使實(shí)驗(yàn)效果更好，所以C對(duì)；鉤碼的質(zhì)量要適中，不要太大也不要太小，以100g左右為宜，所以D錯(cuò)。在“探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，如圖所示，給出了從0點(diǎn)開(kāi)始，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的紙帶，其中0、1、2、3、4、5、6都為計(jì)數(shù)點(diǎn)，測(cè)得：x11.40cm，x21.90cm，x32.38cm，x42.88cm，x53.39cm，x63.87cm。那么：2 根據(jù)紙帶數(shù)據(jù)判斷物體的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律 2 (1)在打點(diǎn)計(jì)時(shí)

10、器打出點(diǎn)1、2、3、4、5時(shí)，小車(chē)的速度分別為：v1_cm/s，v2_cm/s，v3_cm/s，v4_cm/s，v5_cm/s。 (2)在平面直角坐標(biāo)系中作出vt圖象。 (3)分析小車(chē)運(yùn)動(dòng)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律。 (3)小車(chē)運(yùn)動(dòng)的vt圖象是一條傾斜的直線，說(shuō)明速度隨時(shí)間均勻增加，它們成“線性關(guān)系”。 答案：(1)16.5021.4026.3031.3536.30 (2)如圖所示(3)速度隨時(shí)間均勻增加 (青島20132014學(xué)年高一上學(xué)期六校聯(lián)考)在“探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電的頻率為50Hz，記錄小車(chē)運(yùn)動(dòng)的紙帶如圖所示，在紙帶上選擇0、1、2、3、4、5的6

11、個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，紙帶旁并排放著帶有最小分度為毫米的刻度尺，零點(diǎn)跟“0”計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)齊，由圖可以讀出三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)1、3、5跟0點(diǎn)的距離填入下列表格中。 2 2距離d1d3d5 答案：1.205.4012.000.210.60為研究實(shí)驗(yàn)小車(chē)沿斜面向下運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器紙帶的一端固定在小車(chē)上，小車(chē)拖動(dòng)紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)，紙帶上打出的點(diǎn)如圖所示： 3 拓展延伸 3 (1)某同學(xué)用以下方法繪制小車(chē)的vt圖象，先把紙帶每隔0.1s剪斷，得到若干短紙條，再把這些紙條并排貼在一張紙上，使這些紙條下端對(duì)齊，作為時(shí)間坐標(biāo)軸，標(biāo)出時(shí)間。最后將紙條上端中心連接起來(lái)，于是得到vt圖象。請(qǐng)你按以上辦法

12、(用一張薄紙壓在圖上，復(fù)制得到紙帶)繪制這個(gè)圖象。 (2)這樣做有道理嗎？說(shuō)說(shuō)你的看法。 解析：小車(chē)沿斜面向下，其速度是變化的。在很短時(shí)間內(nèi)的平均速度可以等效為中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，由于計(jì)時(shí)的間隔相等，據(jù)xvt知，位移與速度成正比，因此紙帶的速度與紙帶長(zhǎng)度成正比，可用紙帶長(zhǎng)度“等效”速度大小。 答案：(1)繪制的圖象如圖所示 (2)剪下的紙帶長(zhǎng)度表示0.1 s時(shí)間內(nèi)位移大小，vx，因此紙帶長(zhǎng)度可表示某點(diǎn)速度大小 點(diǎn)評(píng)：本題采用等效替代的方法，把紙帶的寬度等效為時(shí)間，由于每段紙帶選5個(gè)間隔，因此，等效時(shí)間為0.1s，水平軸為時(shí)間軸，物體運(yùn)動(dòng)的速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度，也近似等于中間時(shí)刻的速度。因此把中間位置連成一條直線，表示把不同的速度所表示的點(diǎn)連成一條直線，從而反映出運(yùn)動(dòng)規(guī)律。在vt圖象中，直線的斜率表示加速度，因此可以求出加速度。 除用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究物體速度隨時(shí)間變化的規(guī)律外，人們還可以用其他方法來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和位移，“頻閃照相法”就是其中最常用的一種。下圖是采用每秒閃光10次拍攝的小球在斜面上運(yùn)動(dòng)的頻閃照片示意圖，圖中每?jī)蓚€(gè)相鄰的小球的影像間隔的時(shí)間就是0.1s，這樣便記錄了小球運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，而小球運(yùn)動(dòng)的位移則可以用刻度尺測(cè)出。試根據(jù)圖中信息作出小球的vt圖象。 3 3 答案：根據(jù)所求數(shù)據(jù)作出的vt圖象如圖所示。