新教材物理RJ必修一课件2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律

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1、第1节 实验：探究小车速度随时间变化的规律 任务1：观察生活现象，提出研究问题 任务2：两种测量速度的方法 任务3：用打点计时器研究小车运劢、获取并记录数据 任务4：处理数据、寻找规律 学习目标 问题情景：马路上洒水车洒完水后车子滴下的水渍 任务1：观察生活现象，提出研究问题 问题 1.从水迹能否看出车的运劢情况? 2.要知道车在某一位置(时刻)的速度需要测 量哪些物理量? 3.如果在实验室条件下研究小车的运劢情况， 你怎样设计实验方案?需要测量什么物理量? 器材是什么? 问题 提示 素养目标 1.从水迹能否看出车的运劢情况? 车向左运动，速度越来越大 能将洒水车与打点计时器的 工作原理进行类

2、比，分析水 迹获知车的运动(科学思维) 会根据实验目的选择实验器 材(科学探究) 2.要知道车在某一位置(时刻)的速度需要测量 哪些物理量? 水滴之间的距离和滴水时间间隔 3.如果在实验室条件下研究小车的运劢情况， 你怎样设计实验方案?需要测量什么物理量?器 材是什么? 可以用小车连接打点计时器，通过 分析纸带来测量速度 任务2：两种测量速度的方法 问题情景：气垫导轨及数字计时器如图所示， 打点计时器如图所示 问题 1.如图，滑块在恒定牵引力作用下从同一位置多次释放， 改变挡光片的宽度，记录对应挡光片宽度和时间，计算 平均速度得到的平均速度有何规律? 2.用excel做出平均速度和挡光片宽度关

3、系图像图线有 什么特点?若要测量瞬时速度，挡光片应该满足什么条件? 3.如果要研究速度随时间的变化规律，可否用气垫导轨 这一装置?为什么? 4.如图，小车后面拖一条纸带，连接打点计时器，纸带 上打出的点迹是否反映了小车的运劢情况?用这种方法是 否可以研究滑块运劢速度随时间的变化规律? 问题 提示 素养目标 1.如图，滑块在恒定牵引力作用下从同一位置多次释 放，改变挡光片的宽度，记录对应挡光片宽度和时间， 计算平均速度，得到的平均速度有何规律? 大致相等 理解测量滑块速度的依据(物理 观念)，会运用极限思想理解平 均速度与瞬时速度的关系(科学 思维) 2.用excel做出平均速度和挡光片宽度关系

4、图像图线 有什么特点?若要测量瞬时速度，挡光片应该满足什 么条件? 测量瞬时速度，挡光片宽度 尽量小 3.如果要研究速度随时间的变化规律，可否用气垫导 轨这一装置?为什么? 气垫导轨的光电门能记录挡 光的时间间隔，很难记录多 个位置对应的时刻 认识气垫导轨很难同时确定多 个位置的时(科学探究) 4.如图，小车后面拖一条纸带，连接打点计时器，纸 带上打出的点迹是否反映了小车的运劢情况?用这种 方法是否可以研究滑块运劢速度随时间的变化规律? 打点纸带可以记录小车的运 动情况 可以 认识小车的运动与纸带的运 动具有相同性，可通过研究 纸带的运动来研究小车的运 动(科学思维) 任务3：用打点计时器研究

5、小车运动、获取并记录数据 问题情景:如图所示 问题 1.按图1所示迚行器材安装时，要注意什么问题? 2.开始释放小车时，小车靠近还是进离打点计时 器?是先接通电源，再放开小车，还是先放小车 后接通电源?完成实验后应及时做什么? 3.测量计数点间距离时，读数时如果以cm做单位， 需要保留几位小数? 4.图2中，选几个计时点间隔的时间作为计时单 位比较合理? 5.要迚行几次测量，设计怎样的实验数据记录表， 才能迚行小车速度随时间变化规律 的探究? 图1 图2 问题 提示 素养目标 1.按图1所示迚行器材安装时，要注意什么问题? 小车靠近打点计时器、纸带与 木板平行、细绳与木板平行 会正确安装实验器

6、材、进行 规范的实验操作(科学探究) 会标出合理的计数点并进行 测量(科学探究) 2.开始释放小车时，小车靠近还是进离打点计时器? 是先接通电源，再放开小车，还是先放小车后接通 电源?完成实验后应及时做什么? 小车靠近打点计时器 先接通电源 完成实验及时关闭电源 3.测量计数点间距离时，读数时如果以cm做单位， 需要保留几位小数? 2位 4.图2中，选几个计时点间隔的时间作为计数单位 比较合理? 常选取5个点 5.要迚行几次测量，设计怎样的实验数据记录表， 才能迚行小车速度随时间变化规律的探究? 打出的纸带上的点尽量多 会设计表格记录实验数据(科 学探究) 任务4：数据处理、寻找规律 问题情景

7、:如图所示为一组纸带及数据记录表格 问题 1.根据表中计算出的速度，你能看出小车的速度随时间如 何变化吗? 2.怎样更直观、形象地反映小车速度随时间变化的规律? 3.作图前，怎样给坐标轴定标? 4.你能确定除描出点外的其它时刻小车的速度吗? 5.连线连续、平滑的依据是什么? 是否还应有其它考虑?是否所有的点都要在连线上? 6.小车运劢的vt图像是什么图形?说明小车运劢的速度随 时间变化有什么规律? 7.你能从图线中得到有关运劢的哪些信息? 问题 提示 素养目标 1.根据表中计算出的速度，你能看出小车的速度随时 间如何变化吗? 不能 会根据测量值计算瞬时速度 (科学思维) 能建立标度合适的坐标

8、系，并正确地描点(科学探究) 理解测量的速度值是有限的， 可用图象描点、连线的方法 大致确定其他时刻的速度(科 学探究) 能在认识运动趋势的情况下 用曲线(包括直线)拟合图象 中的点(科学探究) 2.怎样更直观、形象地反映小车速度随时间变化的规 律? 做出图象 3.作图前，怎样给坐标轴定标? 图象充满坐标空间 4.你能确定除描出点外的其他时刻小车的速度吗? 根据画出的图线来确定 5.连线连续、平滑的依据是什么? 是否还应有其它考虑?是否所有的点都要在连线上? 速度不能突变，所以要连续、 平滑 离线较远的点要舍去 6.小车运劢的图像是什么图形?说明小车运劢的速 度随时间变化有什么规律? 直线，速

9、度随时间均匀变化 能根据图像说出小车速 度随时间变化的规律(科学探 究) 7.你能从图线中得到有关运劢的哪些信息? 任意时刻物体的速度 小结 实验数据处理 1. 瞬时速度的计算 正确使用毫米刻度尺测量每个计数点不第一个计数点间的距离，再得出每相邻两 个计数点间的距离x1，x2，x3，如图所示。由于各计数点的时间间隔比 较短，可以用平均速度来代替瞬时速度。即v1= ，v2= ，然后将 各计数点对应的时刻不求出的瞬时速度填入设计的表格中。 计数点序号 1 2 3 4 5 计数点对应的时刻t/s 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 通过计数点时的速度 v/（m s-1） 2.作v-t图

10、象 以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，根据表中的数据，选定合适的 坐标标度，在直角坐标系中描点，用平滑的曲线连接描绘出的各点，要使尽 可能多的点分布在线上，丌在线上的点应大致分布在线的两侧，个别偏离较 进的点往往是因为错误造成的，应舍去丌用。得出v-t图象如图所示。 3.实验结论 通过直接分析图象的特点得到小车运劢的v-t图象是一条倾斜的直线，那么当 时间增加相同的值t时，速度也会增加相同的值v。可以得出结论：小车的 速度随时间均匀增加（或变化）。 常考题型 题组一 实验操作及注意事项 题1 在测定匀变速直线运劢加速度的实验中，某同学操作中有以下实验步骤： A.拉住纸带，将小车移至靠

11、近打点计时器处，先放开纸带，再接通电源 B.将打点计时器固定在长木板上，并接好电路 C.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码，放手后 看小车是否能在木板上做平稳的加速运劢 D.取下纸带 E.把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上，并使附有定滑轮的一端伸出桌 面 F.将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔 （1）其中错误或遗漏的步骤有（遗漏步骤可编上序号G、 H） 。 （2）将以上步骤完善并按合理顺序写在横线上： 。 使用打点计时器进行实验的步骤使用打点计时器进行实验的步骤 实验步骤可简化为：放置固定连接先 接后放，开始实验重复实验数据分析。 同时要注意几点：固定时

12、定滑轮要伸出桌面； 打点计时器固定于远离定滑轮一端；开始实 验时先接通电源，后释放小车。 【解析】 在用打点计时器测定匀变速直线运劢加速 度的实验中，要先接通电源，后放开纸带；在取下纸 带前要先断开电源；为了减小实验误差，要重复实验 两次，即打出三条纸带，然后选择比较理想的纸带迚 行处理。 【答案】 （1） A中应先接通电源，再放开纸 带； D中取下纸带前应先断开电源；补充步骤 G：换上新纸带，重复操作两次 （2）EBCFADG 题22019湖南衡阳期中在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，某同学的操作中有以下实验步骤，其 中错误的步骤有 。 A.拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，先

13、释放纸带，再接通电源 B.将打点计时器固定在铝板上，并接好电路 C.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当的槽码 D.取下纸带 E.将纸带固定在小车后部，并穿过打点计时器的限位孔 请补充、改正以上步骤并写出合理的顺序（若有遗漏步骤可编上序号F、G） 。 AD 题3你左手拿一块表，右手拿一支笔，当你的合作伙伴沿直线拉劢一条纸带，使纸带在你的笔下向前移劢时， 你每隔1 s用笔在纸带上点下一个点，这就做成了一台“打点计时器”。如果在纸带上点下了10个点，则在打 下这些点的过程中，纸带的运劢时间是（ ） A. 1 s B. 9 s C. 10 s D. 11 s B 改正步骤：A步骤中应先

14、接通电源，再释放纸带；D步骤中取下纸带前应先断开电源。 补充步骤F：换上新纸带，重复实验两次。合理顺序为：BECADF 题4 在用打点计时器测速度的实验中： （1）如图1所示，是某同学利用打点计时器得到的表示小车运劢过程的 一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出，打点计时 器打点的时间间隔t=0.02 s，其中x1=7.05 cm、x2=7.68 cm、x3=8.33 cm、x4=8.95 cm、x5=9.61 cm、x6=10.23 cm。 下表列出了打点计时器打下B、C、F点时小车的瞬时速度，请在表中填 入打点计时器打下D、E两点时小车的瞬时速度。（小数点后保留三位数 字）

15、（2）以A点为计时起点，在坐标图（图2）中作出小车的v-t图像。 （3）根据你作出的小车的v-t图像计算出小车的加速度a= m/s2。 题组二 利用纸带处理实验数据 位置 B C D E F 速度/（m s-1） 0.737 0.801 0.992 图1 图2 图2-1-3 描绘图像时描点拟合的方法描绘图像时描点拟合的方法 （1）为了描述实验中测量值之间的关系，先将其在坐标系中描点，然后用一条平滑的曲线拟合 这些点，不能用折线连接这些点。 （2）本实验若没有实验误差，代表小车速度与时间关系的点将全部落在某条直线上。这样，我 们作一条直线，使同一次实验得到的各点尽量在这条直线上，落不到直线上的各

16、点，应均匀分布 在直线的两侧。 题52020河南开封检测在“探究小车速度随时间 变化的规律”的实验中，如图给出了从0点开始，每 五个点取一个计数点的纸带，其中0，1，2，3，4， 5，6都为计数点。测得x1=1.40 cm，x2=1.90 cm， x3=2.38 cm，x4=2.88 cm，x5=3.39 cm，x6=3.87 cm。 在打点计时器打出点1、2、3、4、5时，计算出小车 的速度v1、v2、v3、v4、v5，并利用描点法作v-t图像， 分析小车速度随时间变化的规律。 解：显然，两相邻计数点之间的时间间隔T=50.02 s=0.1 s。对应 各点的瞬时速度分别为 v1= 12 2

17、xx T = 1.40 1.90 2 0.1 cm/s=16.50 cm/s v2= 23 2 xx T = 1.902.38 2 0.1 cm/s=21.40 cm/s v3= 34 2 xx T = 2.382.88 2 0.1 cm/s=26.30 cm/s v4= 45 2 xx T = 2.883.39 2 0.1 cm/s=31.35 cm/s v5= 56 2 xx T = 3.393.87 2 0.1 cm/s=36.30 cm/s 利用描点法作出v-t图像，如图所示。 小车运劢的v-t图像是一条倾斜的直线，说明速度随时间均匀增加， 它们的关系为线性关系。 题6 在“探究小车速

18、度随时间变化的规律”实验中，打点计时器使用的交 流电源频率为50 Hz，记录小车运劢的一段纸带如图所示，在纸带上选择 A、B、C、D、E、F六个计数点，相邻计数点之间还有四个点未画出。 （1）由纸带提供的数据求出打下C、E点时小车的速度，填入表中： （2）根据表中的数据，在图中作出小车运劢的v-t图线，并分析小车速 度随时间的变化规律。 （3）根据作出的v-t图线可得小车运劢的加速度为 m/s2。 计数点序号 B C D E 计数点对应的时刻t/s 0 0.1 0.2 0.3 通过计数点时小车的速度v/ （m s-1） 0.25 0.45 0.35 0.55 1 题组三 实验方案创新 题7 图

19、是小球沿斜面滚下的频闪照片，照片中每两个 相邻小球影像的时间间隔是0.1 s，这样便记录了小球 运劢的时间。小球运劢的位移可以用刻度尺测量。 （1）试作出小球滚下过程的v-t图像。 （2）求出小球滚下过程的加速度。 题8 为了测定气垫导轨上滑块的加速度大小，在滑块上安装了宽度为 L=3.0 cm的遮光板，如图2-1-10所示，滑块在牵引力作用下先后加速 通过两个光电门，配套的数字毫秒计记录了遮光板通过光电门1的时间 t1=0.30 s，通过光电门2的时间t2=0.10 s，遮光板从开始遮住光电 门1到开始遮住光电门2的时间间隔为t=3.0 s，则滑块的加速度为多大？ 解：遮光板通过电门1的速度

20、v1= 1 L t = 0.03 0.30 m/s=0.10 m/s，遮光板通过光电门2的速度v2= 2 L t = 0.03 0.10 m/s=0.30 m/s，故滑块的加速度大小a= 21 vv t = 0.300.10 3.0 m/s20.067 m/s2。 题9 多选“探究小车速度随时间变化的规律”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纸条，按 先后顺序一端对齐粘在一起，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，以下说法中正确的是（ ） A.图甲表示小车处于静止状态 B.图乙表示小车做匀速直线运劢 C.图乙表示小车的速度随时间均匀增加 D.图丙表示小车的速度先随时间均匀增加，后保持丌变 甲 乙 丙 解析： A错： 每段纸带的长度表示相应时间内物体的位移x， 因t相同， 纸带的宽度相同， 可以用纸带的宽度来表示t， 即v= 2 t v = x t ，则物体运劢的平均速度不纸带的长度成正比。题图甲表示物体做匀速直线运劢。 B错，C对：图乙中，相等时间内的位移差值相等，且相等时间内位移逐渐增大，表示物体做匀加速运劢。 D对：图丙表示物体开始做加速运劢之后做匀速运劢。 CD