物理必修 第一册实验：探究小车速度随时间变化的规律教学ppt课件

这是一份物理必修 第一册实验：探究小车速度随时间变化的规律教学ppt课件，共44页。PPT课件主要包含了教学难点，课堂导入，知识点1实验思路，实验方案，探究新知，实验原理，知识点2进行实验，探究新知实验步骤，探究新知操作规范，知识点3数据记录等内容，欢迎下载使用。
开展实验，规范操作，记录数据，规范操作，探究小车速度随时间变化的规律。
分析实验测得的多组数据，绘制精准的v-t图像，直观清晰地呈现小车速度随时间变化的规律。
从汽车启动到飞机起飞，生活中的物体运动往往伴随着速度的改变。我们如何摆脱“快”与“慢”的模糊描述，用严谨的物理语言去精确量化速度随时间的变化？今天，我们将利用打点计时器这一经典仪器，通过实验揭开小车速度变化的规律。
你如何用以下实验器材，设计实验研究小车速度随时间的变化规律？
探究新知——思考与讨论
1.电磁/电火花打点计时器 2.一端附定滑轮的长木板 3.小车与细绳 4.若干钩码（50g/个）
5.纸带（若干条） 6.复写纸/墨粉纸盘 7.学生低压交流电源 8.开关与导线
(1)利用纸带计算瞬时速度：以纸带上某点为中间时刻取一小段位移，用这段位移的平均速度表示这点的瞬时速度。
(2)以速度v为纵轴、时间t为横轴，描点绘制v-t图像，探究速度与时间的关系。
1.如图所示，固定打点计时器，将纸带穿过限位孔并系于小车尾部；细绳一端连小车，另一端跨过定滑轮悬挂钩码。
2. 调节定滑轮高度，使细绳与长木板表面平行，确保小车运动时合力恒定，做匀变速直线运动。
3. 小车停在靠近计时器处。切记：先通电，后释放，待打点稳定后再让小车运动。
4.更换新纸带，重复步骤3至少三次。从多条纸带中选择点迹清晰、点间距均匀的纸带用于数据分析。
“先固定，再穿纸，绳要平行板要平。” 稳固装置是基础，确保轨道水平，细绳与木板平行无夹角。
“先通电，后放手，实验完毕断电源。” 待计时器稳定打点后再释放小车，实验结束立即切断电源保护仪器。
若先放手后通电，纸带前端点迹会极其稀疏甚至缺失，导致无法采集到有效数据。必须待打点计时器工作稳定后再释放。
小车应紧靠打点计时器释放。这样能充分利用纸带长度，记录更多数据点，为后续计算速度和加速度提供更丰富的样本，减小误差。
确保细绳与木板表面平行，这样小车受到的拉力才是恒定的，从而保证小车做匀变速直线运动，使打出的点迹分布均匀且规律。
1.为了便于后续的长度测量与数据计算，一般要舍掉纸带开头一些过于密集、间距过小的点迹，再从中找一个位置适当、辨识度高的点作为计时起点。
2.每5个点(相隔0.1 s)取1个计数点进行测量(如图所示，相邻两点中间还有4个点未画出)，这样选取既能减少测量误差，又方便通过计数点间距精准计算小车的瞬时速度。
探究新知——纸带的选取与测量
3.数据采集：逐一量出纸带上各个计数点到选定计时零点的距离，分别记为d₁、d₂、d₃…并精准记录每组数据。然后再算出相邻的两个计数点的距离x1＝d1；x2＝d2－d1；x3＝d3－d2；x4＝d4－d3；…
(1)瞬时速度的求解方法：时间间隔很短时，可用某段时间的平均速度表示这段时间内中间时刻的瞬时速度，即:
探究新知——不同计数点的瞬时速度计算
【例1】一打点计时器所用电源频率是50Hz。如图所示，纸带上的0点先通过打点计时器，0至3点之间历时________s，位移为________m，这段时间内纸带运动的平均速度大小是______m/s，打2点时纸带运动的速度大小是____m/s。
1.建立直角坐标系：在坐标纸上绘制坐标轴，横轴代表时间t，纵轴代表速度v。根据数据范围合理设定坐标轴的标度，确保图像占据纸面主要区域。
探究新知——直观的方法：画出小车的v－t图像
2.依据数据精准描点：对照实验记录表中的 数据组，在坐标系中逐个标出对应的点。描点时应使用细笔尖，确保点的位置准确，以便后续分析。
3.拟合最优趋势直线：观察点的分布，用直尺绘制一条倾斜直线，使点尽可能均匀分布在直线两侧，舍弃偏离过大的异常数据。这条直线代表了速度随时间变化的普遍规律。
(1)t=0时刻的速度等于零吗？为什么？
(2)为何画出的是直线？直线斜率可表示何物理量？
(3)单点明显偏离直线，原因及处理方式？
(4)从图上可知小车速度随时间如何变化？
探究新知——实验视频演示
1．固定打点计时器时，限位孔应置于长木板中央位置。 2．滑轮高度适中，细绳需与木板平行。3．小车应紧靠打点计时器释放，撞击木板末端前停止运动，防止掉落。4．先接通电源，再使纸带运动。5．打点结束后立即关闭电源。
探究新知——实验注意事项
【例2】某同学在做“测量直线运动物体的瞬时速度”的实验中，从打下的若干纸带中选出了如图所示的一条纸带，已知电火花打点计时器使用的电源频率为50Hz，每两个相邻计数点间有四个点没有画出，各计数点到0点的距离如纸带上所示。
规范数据记录，精准处理数据，分析图像结果。
用打点计时器及纸带算瞬时速度
绘制v-t图像，探究小车运动规律
2．（1）打点计时器是一种使用____（选填“交流”或“直流”）电源的____（选填“计数”“计点”“计时”或“计长度”）仪器，在中学实验室里常用的有电磁打点计时器和电火花计时器；如图中为____计时器，它的工作电压是____（“220V”或“约8V”）。
（2）打点计时器每隔0.02s打一次点，某次实验中得到的一条纸带，用毫米刻度尺测量情况如图所示，在A、D间的平均速度为______m/s，B点的瞬时速度为______m/s。
4．（1）实验室提供如图甲、乙两种打点计时器，某实验小组决定使用电火花计时器，则应选用图中的_________（选填“甲”或“乙”）计时器。（2）接通打点计时器电源和让纸带开始运动，这两个操作之间的时间顺序关系是___________。A．先接通电源，后让纸带运动B．先让纸带运动，再接通电源C．让纸带运动的同时接通电源D．先让纸带运动或先接通电源都可以