人教版 (2019)必修 第一册1 实验：探究小车速度随时间变化的规律课堂教学ppt课件

这是一份人教版 (2019)必修 第一册1 实验：探究小车速度随时间变化的规律课堂教学ppt课件，共51页。PPT课件主要包含了实验探究•方案梳理，实验热点•探究突破，随堂训练，答案1，易错警示等内容，欢迎下载使用。
实验目的1.进一步练习使用打点计时器及利用纸带求速度。2.学会利用实验数据计算各点瞬时速度的方法。3.学会用图像处理实验数据,并能根据v-t图像描述小车运动速度随时间的变化规律。
实验原理利用打点计时器打出的纸带上记录的数据,计算各时刻的速度,再作出速度—时间的关系图像。1.某点的瞬时速度等于以它为中间时刻的一小段时间内的平均速度。2.若v-t图像为一倾斜直线,则物体做匀变速直线运动,图线的斜率表示加速度。
实验器材打点计时器、学生电源、复写纸、纸带、导线、一端带有滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、刻度尺、坐标纸。
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。
数据处理1.表格法。(1)从几条纸带中选择一条比较理想的纸带,舍掉开始一些比较密集的点,在后面便于测量的地方找一个开始点,作为计数始点,以后依次每五个点取一个计数点,并标明0,1,2,3,4,5,…测量各计数点到0点的距离x,并记录填入表中。
(2)分别计算出与所求点相邻的两计数点之间的距离Δx1,Δx2,Δx3,…(3)利用一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度求得各计数点1,2,3,4,5,…的瞬时速度,填入上面的表格中。(4)根据表格的数据,分析速度随时间变化的趋势。
2.图像法。 (1)在坐标纸上建立直角坐标系,横轴表示时间,纵轴表示速度,并根据表格中的数据在坐标系中描点。(2)画一条直线,让这条直线通过尽可能多的点,不在线上的点均匀分布在直线的两侧,偏差比较大的点忽略不计,如图所示。(3)观察所得到的直线,分析物体的速度随时间的变化规律。
误差分析1.木板的粗糙程度不同,摩擦不均匀。2.根据纸带测量的位移有误差,从而计算出的瞬时速度有误差。3.作v-t图像时单位选择不合适或人为作图不准确带来误差。
注意事项1.安装打点计时器时,应尽量使纸带、小车、细线和定滑轮上边缘在一条直线上。2.牵引小车的钩码质量要适宜。如果质量过大,纸带上打出的计时点太少;如果质量过小,打出的点过于密集,不便于测量距离。3.实验前应让小车停在靠近打点计时器的位置,这样可以最大限度地利用纸带的有限长度。4.实验时应先启动打点计时器,待其工作稳定后再释放小车。
5.要避免小车和滑轮相碰,当小车到达滑轮前要及时用手按住小车。6.打完一条纸带要立即关闭电源,以避免打点计时器线圈过热而损坏。
热点1 实验原理与操作
典例剖析【例1】(1)在做探究小车速度随时间变化的规律的实验中,给你以下器材:电磁打点计时器、电池组、纸带、复写纸、小车、钩码、细绳、一端附有定滑轮的长木板,其中不需要的器材是　　　　,还需要增添的器材有　　　　　　　。
(2)关于探究小车速度随时间变化的规律这一实验,下列说法正确的是　　　　。 A.长木板不能侧向倾斜,也不能一端高一端低B.在释放小车前,小车应紧靠在打点计时器处C.应先接通电源,待打点计时器打点稳定后再释放小车D.打点计时器应接在低压直流电源上E.小车运动时要保持纸带与打点计时器平面、木板平行答案:(1)电池组　低压交变电源、刻度尺　(2)BCE
解析:(1)实验中不需要的器材是电池组;还需要增添的器材有低压交变电源、刻度尺。(2)长木板不能侧向倾斜,但是可以一端高一端低,选项A错误;在释放小车前,小车应尽量靠近打点计时器,以能在纸带上打出更多的点,有利于实验数据的处理和误差的减小,选项B正确;实验中为了在纸带上打出更多的点,为了打点的稳定,具体操作中要求先启动打点计时器然后释放小车,选项C正确;打点计时器应接在低压交变电源上,选项D错误;小车运动时要保持纸带与打点计时器平面、木板平行,选项E正确。
特别提醒正确解答本题需要掌握打点计时器的使用以及简单构造等,明确探究小车速度随时间变化的规律、实验中一些简单操作细节、实验的过程和步骤等。
学以致用1.在探究小车速度随时间变化的规律实验中,某同学的实验操作步骤如下,试找出其中错误和遗漏的步骤(遗漏步骤可编上序号G)。A.拉住纸带,将小车移到靠近打点计时器的一端后,放开纸带,再接通电源B.将打点计时器固定在长木板无滑轮一端,并接好电路C.把一条细绳拴在小车上,细绳跨过定滑轮,下面吊着适当的钩码D.取下纸带,再断开电源
E.将纸带固定在小车尾部,并穿过打点计时器的限位孔F.从所打的纸带中选取理想的纸带进行测量分析错误和遗漏:(1)　; (2)　; (3)G.　; 正确的步骤顺序为　　　　　　　。 答案:(1)A中应先接通电源,再放开纸带　(2)D中应先断开电源,再取下纸带　(3)换上新纸带,重复实验两次　BECADGF
热点2 实验数据处理与误差分析
典例剖析【例2】在探究小车速度随时间变化的规律的实验中,电火花计时器使用的交变电源频率为50 Hz,记录小车运动的纸带如图甲所示,在纸带上选择标为0~6的计数点,相邻两个计数点间还有四个计时点未画出,纸带旁边并排放着毫米刻度尺,零刻度点跟0计数点对齐,请你根据放大的图片乙计算出2和4两个计数点的速度v2、v4,然后根据数据作图。(本题所有结果均保留2位有效数字)
v1=0.15 m/s,v2=　　　　 m/s,v3=0.27 m/s,v4=　　　　 m/s, v5=0.39 m/s,根据图像可求得小车加速度a=　　　　 m/s2。 答案:0.21　0.33　0.60
解析:根据刻度尺的读数规则读出对应点的距离,注意估读到分度值的下一位,读数为1.20 cm、5.40 cm、12.00 cm、16.20 cm。根据直线运动中一段时间内的平均速度可以近似表示瞬时速度,求出打2、4点时小车的瞬时速度大小,
学以致用2.图甲是在做用打点计时器测小车瞬时速度的实验时得到的一条纸带的一部分,从0点开始依照打点的先后依次标为0,1,2,…现在量得0、1间的距离x1=5.18 cm,1、2间的距离x2=4.40 cm,2、3间的距离x3=3.62 cm,3、4间的距离x4=2.78 cm,4、5间的距离x5=2.00 cm,5、6间的距离x6=1.22 cm。已知电源频率f=50 Hz。
(1)根据上面的记录,计算打点计时器在打1,2,3,4,5点时的速度并填在表中(保留两位有效数字)。
(2)根据(1)中表格的数据,在图乙中画出小车的速度—时间图像,并说明小车速度变化的特点。
(2)如图所示。由于v-t图像是一条倾斜的直线,所以速度是均匀减小的。
解析:(1)每相邻两个计数点间还有1个打点计时器打下的点,即相邻两个计数点的时间间隔是0.04 s。利用某点前后相邻两点的平均速度求该点的瞬时速度,则
规律总结利用v-t图像处理实验数据 (1)定标度 坐标轴的标度选取,应使图像大致分布在坐标平面中央,并占据坐标平面的大部分面积。 (2)描点 描点时要用平行于坐标轴的虚线标明该点的位置,所描的点一般用“•”表示。
(3)连线 用“拟合”法描绘曲线:根据坐标系中各点的分布趋向,用一条平滑曲线(包括直线)连接这些点,尽量让多数点落在曲线上,不在曲线上的点应使点数在曲线两侧大致一样多,并舍弃偏离曲线较远的点。 (4)优点 ①图像法处理数据有利于减小偶然误差,并剔除误差较大的数据。 ②直观方便。
热点3 实验探究拓展
如下图所示,可以看出粘贴法得到的图像等效于v-t图像。
典例剖析【例3】一小球在桌面上从静止开始做加速运动,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为0.5 s,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=0.06 m/s,v3=　　 m/s,v4=0.18 m/s,v5=　m/s。在坐标图乙中作出小球的速度—时间图像(保留描点痕迹),并由斜率求出加速度大小为　　　　 m/s2。 
答案:0.12　0.24　如图所示　0.12
学以致用3.(多选)在用打点计时器研究物体的速度随时间的变化规律的实验中,某同学将打点计时器打出的三条纸带,分别以间隔相同点迹的方式依次剪成短纸条,按先后顺序一端对齐粘贴在一起。然后用平滑线段将各段纸带顶端的中点连起来,如图甲、乙、丙所示,则根据纸带的特点即可研究物体的速度随时间的变化规律。以下说法正确的是(　　)
A.图甲表示物体处于静止B.图乙表示物体做匀速直线运动C.图乙表示物体的速度随时间均匀增加D.图丙表示物体的速度先随时间均匀增加,后保持不变答案:CD
1.(多选)一个小球在水平桌面上做匀减速直线运动,用照相机对着小球每隔0.1 s拍照一次,得到一幅频闪照片,用刻度尺量得照片上小球各位置如图所示,已知照片与实物的比例为1∶10,则(　　) A.图中对应的小球在通过8 cm距离内的平均速度是2 m/sB.图中对应的小球在通过8 cm距离内的平均速度是1.6 m/sC.图中对应的小球通过6 cm处的瞬时速度是2.5 m/sD.图中对应的小球通过6 cm处的瞬时速度是2 m/s答案:AD
2.某同学用如图甲所示的实验装置探究物体的速度与时间的关系。
(1)电磁打点计时器接　　　　　　　　　(选填“低压直流” “低压交流”或“220 V交流”)电源。 (2)实验时,使小车靠近打点计时器,先　　　　　　　再　　　　　　　　　。(选填“接通电源”或“放开小车”) (3)若所接电源的频率是50 Hz,则每隔　　　　 s打一个点。 (4)图乙是绘出的小车速度—时间关系图像,根据图像求出小车的加速度为a=　　　　 m/s2。(保留三位有效数字) 答案:(1)低压交流　(2)接通电源　放开小车　(3)0.02(4)0.682