1、第二章 勻變速直線運動的研究,第一節(jié) 實驗：探究小車速度隨時間 變化的規(guī)律,利用金太陽好教育云平臺備課中心素材視頻引入課題的內(nèi)容。高速啟動，快速行駛的賽車，實驗小車運動是物理學(xué)中最簡單物體運動，它運動的速度隨時間變化有什么規(guī)律呢？本節(jié)課我們就來通過打點計時器等實驗儀器探究小車速度隨時間變化的規(guī)律。導(dǎo)入新課。 由于學(xué)生在實驗：用打點計時器測速度已經(jīng)學(xué)習(xí)了怎樣使用打點計時器，本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)是鞏固打點計時器的使用、紙帶數(shù)據(jù)處理和測量瞬時速度的方法。學(xué)會利用圖像處理實驗數(shù)據(jù)的科學(xué)方法。本節(jié)課是一節(jié)實驗課，首先要讓學(xué)生明確實驗?zāi)康摹⒃?、器材、步驟，明確實驗注意事項和誤差分析，而對數(shù)據(jù)的處理，用圖象方

2、法分析物體的運動既是實驗的重點，也是難點。所以在教學(xué)習(xí)題的安排上，主要從對實驗過程的理解、實驗數(shù)據(jù)的處理上進行考查，而圖象分析習(xí)題作為重點重點練習(xí)。,1. 鞏固打點計時器的使用、紙帶數(shù)據(jù)處理和測量瞬時速度的方法。 2. 通過實驗探究，體驗如何從實驗研究中獲取數(shù)據(jù)，學(xué)會利用圖象處理實驗數(shù)據(jù)的科學(xué)方法。 3. 知道如何根據(jù)圖象描述速度隨時間變化的規(guī)律。 學(xué)習(xí)重點： 1. 使用打點計時器，實驗紙帶數(shù)據(jù)處理和測量瞬時速度。 2. 學(xué)會利用圖象處理實驗數(shù)據(jù)的科學(xué)方法。 學(xué)習(xí)難點：利用圖象處理實驗數(shù)據(jù)的科學(xué)方法。,賽車高速啟動，快速行駛，怎么測量賽車的速度呢？實驗小車運動是物理學(xué)中最簡單物體運動，它運動的

3、速度隨時間變化有什么規(guī)律呢？本節(jié)課我們就來通過打點計時器等實驗儀器探究小車速度隨時間變化的規(guī)律。導(dǎo)入新課。,復(fù)習(xí)回顧,時間、位移,1. 打點計時器可以直接測量什么物理量?,2. 通過打點計時器可以間接測量什么物理量？,兩點間的平均速度,某點的瞬時速度,加速度,一、實驗?zāi)康?1用打點計時器研究小車在重物牽引下的運動。 2探究小車速度隨時間變化的規(guī)律。,二、實驗原理,1求紙帶上某點跡瞬時速度一般用一小段時間內(nèi)的平均速度代替。 2 v t 圖象上，圖線的傾斜程度表示加速度的大小，根據(jù)紙帶上求出的各點的瞬時速度在 vt 圖象上作出圖象，求出加速度，說明物體所做的運動。,四、實驗步驟,1如圖所示，把附有

4、滑輪的長木板放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路。,電磁打點計時器(或電火花計時器)、低壓交流電源、導(dǎo)線、紙帶、帶滑輪的長木板、小車、鉤碼、細繩、復(fù)寫紙片、刻度尺。,三、實驗器材,2把一條細繩拴在小車上，使細繩跨過滑輪，下邊掛上鉤碼，把紙帶穿過打點計時器，并把紙帶的一端固定在小車的后面。 3把小車停在靠近打點計時器處，接通電源后，釋放小車，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一列小點。 4換上新的紙帶，重復(fù)實驗兩次。 5增減所掛鉤碼，按以上步驟再做兩次實驗。,1表格法 (1) 從幾條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶，舍掉開始一些比較密集的點

5、，在后面便于測量的地方找一個點，作為計數(shù)始點，以后依次每五個點取一個計數(shù)點，并標(biāo)明 0、1、2、3、4 測量各計數(shù)點到 0 點的距離 x ，并記錄填入表中，如圖所示。,五、數(shù)據(jù)處理,(2) 分別計算出與所求點相鄰的兩計數(shù)點之間的距離 x1、x2、x3 計算平均速度 ，用平均速度代替相關(guān)計數(shù)點的瞬時速 度，填入下面的表格中。 (4) 根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，分析速度隨時間怎么變化。,2圖象法 (1) 在坐標(biāo)紙上建立直角坐標(biāo)系，橫軸表示時間，縱軸表示速度，并根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點。 (2) 畫一條直線 ，讓這條直線通過盡可 能多的點，不在線上的點均勻分布在直 線的兩側(cè)，偏差比較大的點忽略不計，

6、如圖所示。,(3) 觀察所得到的直線，分析物體的速 度隨時間的變化規(guī)律。 (4) 據(jù)所畫 vt 圖象求出其斜率，就是小車運動的加速度。,1木板的粗糙程度不同，摩擦不均勻。 2. 根據(jù)紙帶測量的位移有誤差，從而計算出的瞬時速度有誤差。 3作 vt 圖象時單位選擇不合適或人為作圖不準確帶來誤差。,五、誤差分析,1固定打點計時器時應(yīng)讓限位孔處在長木板的中央與滑輪共線位置?；啿荒苓^高 , 使細繩與木板平行。 2先接通電源，等打點穩(wěn)定后 , 再釋放小車。打點完畢 ，立即斷開電源。 3開始釋放小車時，應(yīng)使小車靠近打點計時器。要防止鉤碼落地，避免小車跟滑輪相碰，當(dāng)小車到達滑輪前及時用手按住。 4選取一條點

7、跡清晰且連續(xù)相等時間內(nèi)的位移差大致相等的紙帶，適當(dāng)選取計數(shù)點，弄清楚所選的時間間隔 T 等于多少秒。 5在坐標(biāo)紙上畫 vt 圖象時，注意坐標(biāo)軸單位長度的選取，應(yīng)使圖象盡量分布在較大的坐標(biāo)平面內(nèi)。,六、注意事項,題型一：對實驗過程的理解,例1. 在 “ 探究小車速度隨時間變化規(guī)律 ” 的實驗中，按照實驗進行的先后順序，將步驟的代號填在橫線上_。 A把穿過打點計時器的紙帶固定在小車的后面 B把打點計時器固定在長木板的沒有滑輪的一端，并連好電路 C換上新的紙帶，再重復(fù)做兩次 D把長木板平放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面 E使小車停在靠近打點計時器處，接通電源，放開小車，讓小車運動 F把一條細繩拴在小車

8、上，細繩跨過定滑輪，另一端吊著合適的鉤碼 G斷開電源，取出紙帶,解析：正確的實驗步驟是：把長木板平放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面；把打點計時器固定在長木板的一端，并連好電路；把穿過打點計時器的紙帶固定在小車的后面，把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，另一端吊著合適的鉤碼；使小車停在靠近打點計時器處，先接通電源，再放開小車，讓小車運動；打完一條紙帶，斷開電源取下紙帶，換上新的紙帶；再重復(fù)做兩次,答案：DBAFEGC,1. 在 “ 探究小車速度隨時間變化規(guī)律 ” 的實驗中： (1) 電火花計時器正常工作時，其打點的周期取決于 () A交流電壓的高低B交流電的頻率 C墨粉紙盤的大小 D紙帶的長度

9、(2) 下列操作中正確的有_。(填選項代號) A在釋放小車前，小車要靠近打點計時器 B打點計時器應(yīng)放在長木板的有滑輪一端 C應(yīng)先接通電源，后釋放小車 D電火花計時器應(yīng)使用低壓交流電源,(3) 如圖所示為同一打點計時器在四條水平運動的紙帶上打出的點，四條紙帶的 a、b 間的間距相等，則 a、b 間的平均速度最小的是 (),答案：(1)B(2)AC(3)D,例2. 在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，圖中給出了從 0點 開始，每 5 個點取一個計數(shù)點的紙帶，其中0、1、2、3、4、5、6 都為計數(shù)點。測得：x11.40 cm，x21.90 cm，x32.38 cm，x42.88 cm，x5

10、3.39 cm，x63.87 cm。那么：,(1) 在計時器打出點 1、2、3、4、5 時，小車的速度分別為：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) 分析小車運動速度隨時間變化的規(guī)律。,題型一：實驗數(shù)據(jù)的處理,解析：(1) 顯然，兩相鄰的計數(shù)點之間的時間間隔為 T0.025 s0.1 s。對應(yīng)各點的速度分別為 v1 (x1+x2) /2T(1.40+1.90)/0.2cm/s16.50 cm/s v2 (x2+x3) /2T (1.90+2.38)/0.2cm/s21.40 cm/s 同理可得v32

11、6.30 cm/s；v431.35 cm/s；v536.30 cm/s (2)利用描點法作出vt圖象，如圖所示。 (3)小車運動的 vt 圖象是一條傾斜向上 的直線，說明速度隨時間均勻增加，它 們成 “ 線性關(guān)系 ”。,答案：(1)16.5021.4026.3031.3536.30(2)圖象見解析(3)速度隨時間均勻增加,1關(guān)于 “ 探究小車速度隨時間變化的規(guī)律 ” 的實驗操作，下列說法中錯誤的是 () A長木板不能側(cè)向傾斜，但可一端高一端低 B在釋放小車前，小車應(yīng)靠近滑輪處 C應(yīng)先接通電源，待打點計時器開始打點后再釋放小車 D要在小車到達定滑輪前使小車停止運動,B,2在 “ 探究小車速度隨時

12、間變化規(guī)律 ” 實驗中，下列方法中有助于減小實驗誤差的是 ( ) A選取計數(shù)點，把每打 5 個點的時間間隔作為一個時間單位 B使小車運動的加速度盡量小些 C舍去紙帶上開始時密集的點，只利用點跡清晰、點間間隔適當(dāng)?shù)哪且徊糠诌M行測量、計算 D適當(dāng)增加掛在細繩下鉤碼的個數(shù),ACD,3在研究勻變速直線運動的實驗中，算出小車經(jīng)過各計數(shù)點的瞬時速度如下：,為了計算加速度，合理的方法是 () A. 根據(jù)任意兩計數(shù)點的速度，用公式 av/t 算出加速度 B. 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出 vt 圖象，量出其傾角 ，由公式 atan 求出加速度 C. 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出 vt 圖象，由圖象上相距較遠的兩點所對應(yīng)的速度、時間，

13、用公式 a v/t 算出加速度 D. 依次算出通過連續(xù)兩計數(shù)點間的加速度，算出平均值作為小車的加速度,C,4一小球在桌面上從靜止開始做加速直線運動 ，現(xiàn)用高速攝影機在同一底片上多次曝光，記錄下小球每次曝光的位置，并將小球的位置編號。如圖所示，1 位置恰為小球剛開始運動的瞬間，作為零時刻。攝影機連續(xù)兩次曝光的時間間隔均相同，小球從 1 位置到 6 位置的運動過程中經(jīng)過各位置的速度分別為 v10，v20.06 m/s，v3_m/s，v40.18 m/s，v5_m/s。在如圖所示的坐標(biāo)紙上作出小球的速度時間圖象(保留描點痕跡)。,答案：0.120.24圖見解析,解析: 如題圖所示，x1x20.06 m， 而 v2 0.06/2T m/s0.06 m/s， 故 T0.5 s， 則 v3(x2x3 )/2T 0.12 m/s， 又x4x50.24 m， 則v5(x4x5)/2T 0.24 m/s。 其vt 圖象如圖所示。,5某同學(xué)用打點計時器測量做勻加速直線運動物體的加速度，電源頻率 f 50 Hz，在紙帶上打出的點中，選出零點。每隔 4個點取 1個計數(shù)點。