資源簡介

(共30張PPT)
第二章 勻變速直線運動
第1節　實驗：探究小車速度隨時間變化的規律
復習與回顧
我們上一章第三節已經學習了如何測量紙帶的平均速度和瞬時速度，你是否可以簡要的說明一下以下問題：
(1)打點計時器在使用的時候應該注意哪些問題？
(2)如何選擇紙帶上的點？
(3)如何測量紙帶上計數點的瞬時速度？
(4)如何做出v-t圖像，v-t圖像都告訴了我們哪些信息？
新課引入
尋求一種運動的特點和規律，一般要從某個具體事例開始。那么如果我們要研究小車在重物牽引下的運動，看看小車的速度是怎樣隨時間變化的，我們應該怎樣做呢？
明知：
學習任務一：探究小車速度隨時間變化的規律
思考與討論
給你以下實驗器材：
你認為如何設計一個實驗來研究小車在重物牽引下速度隨時間的變化規律？
一、實驗思路
1.實驗方案：
2.利用打點計時器和紙帶計算瞬時速度：用某段位移的平均速度表示中間點的瞬時速度。
3.用v－t圖像表示小車的運動情況：以速度v為縱軸、時間t為橫軸建立直角坐標系，用描點法畫出小車的v－t圖像，進而探究速度與時間的關系。
二、進行實驗
1.如圖所示，把附有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。
2.把一條細繩拴在小車上，使細繩跨過滑輪，下邊掛上合適的槽碼，放手后，看小車能否在木板上平穩地加速滑行，然后把紙帶穿過打點計時器，并把紙帶的另一端固定在小車后面。
3.把小車停在靠近打點計時器處，先接通電源，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系列小點。
4.換上新紙帶，重復實驗兩次。
5.增減所掛槽碼，按以上步驟再做兩次實驗。
思路與討論
1.怎樣選取合適的便于測量的紙帶？
2.如何選擇紙帶上合適的計數點？
3.如何計算所選計數點的瞬時速度？
三、數據記錄
1.紙帶的選取與測量
(1)為了便于測量，一般舍掉開頭一些過于密集的點跡，找一個適當的點作計時起點。
(2)每5個點(相隔0.1 s)取1個計數點進行測量(如圖所示，相鄰兩點中間還有4個點未畫出)。
(3)數據采集：量出各個計數點到計時零點的距離d1、d2、d3…
三、數據記錄
2.不同計數點的瞬時速度計算
(1)計算方法：利用第一章第3節所學方法得出各個計數點的瞬時速度，即：
(2)數據記錄
位置編號 0 1 2 3 4 5 6
時間 t / s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
v1 / (m·s-1)
v2 / (m·s-1)
v3 / (m·s-1)
四、數據分析
1.直觀的方法：畫出小車的v－t圖像
(1)根據所得數據，選擇合適的標度建系（圖象盡量分布在坐標系平面的大部分面積）
(2)根據所得數據確定點的位置,觀察和思考點的分布規律。
(3)“擬合”圖象：從點的分布可以有很大把握地說這些點應該在一條直線上，畫出一條直線，讓盡可能多的點處在這條直線上，其余均勻分布，去掉偏差太大的點
2.用計算機繪制v－t圖像
思路與討論
(1)t=0時刻的速度等于零嗎？為什么？
(2)為什么畫出的是一條直線？直線的斜率可以表示什么物理量？
(3)若某個點明顯偏離直線，可能是什么原因及怎樣處理？
(4)從圖上可以看出小車的速度隨時間怎樣變化？
實驗視頻演示
明知：
典例1　在“探究小車速度隨時間變化的規律”的實驗中：
(1)已知打點計時器使用的電源頻率為50 Hz，則紙帶上相鄰兩點的時間間隔為 s。
(2)從下列選項中選出需要的器材。
A．電磁打點計時器 B．天平 C．低壓交流電源D．低壓直流電源
E．刻度尺 F．鉤碼和小車 G．停表 H．一端有滑輪的長木板
I．細繩和紙帶 已經選出的器材有AFHI，還需要 。(填字母序號)
0.02
CE
明知：
(3)某同學操作過程中有以下實驗步驟：
A．拉住紙帶，將小車移至靠近打點計時器處，先放開紙帶，再接通電源；
B．將打點計時器固定在長木板上，并連接好電路；
C．把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，下邊吊著適當重量的槽碼，放手后看小車能否在木板上做平穩的加速運動；
D．小車停止運動后，取下紙帶；
E．把一端附有定滑輪的長木板放在實驗桌上，并使附有定滑輪的一端伸出桌面；
F．將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔；
G．換上新紙帶，重復操作兩次。
①其中有錯誤的步驟是 ；應改正為 。
②將改正后的實驗步驟按合理的順序寫在橫線上： 。
AD
A應先接通電源，再放開紙帶；
D．取下紙帶前應先關閉電源
EBCFADG
變式1－1　某同學用電磁打點計時器做“探究小車速度隨時間變化的規律”的實驗。他安裝好實驗器材(示意圖如圖所示)，接好線后，準備打開電源開關進行實驗。在他所組裝的器材中，有三處錯誤，請你指出并改正：
(1)
(2)
(3)
電壓不應選2 V，應選8 V
導線不應接直流輸出，應接交流輸出
小車不應放在靠近滑輪處，應放在靠近電磁打點計時器處
課堂任務二：實驗原理和數據處理
典例2、在“探究小車速度隨時間變化的規律”的實驗中，打點計時器使用的交流電源的頻率為50 Hz，記錄小車運動的一段紙帶如圖甲所示，在紙帶上選取A、B、C、D、E、F六個計數點，相鄰兩計數點之間還有四個點未畫出。
(1)由紙帶提供的數據求出打下C、E兩點時小車的速度，填入下表：
計數點序號 B C D E
計數點對應的時刻t/s 0 0.1 0.2 0.3
打下計數點時小車的速度v/(m·s-1) 0.25 0.45
0.35
0.55
課堂任務二：實驗原理和數據處理
(2)根據上表中的數據，在圖乙中作出小車運動的v t圖線，分析可知小車速度隨時間變化的規律為 。
(3)根據作出的v t圖線可得小車
運動的加速度為 。
小車速度隨時間均勻增加
強基：
（全體起立背誦）
1.實驗原理
(1)利用平均速度法求出打各個計數點時的瞬時速度。
(2)用描點法作出v t圖像，根據圖線的形狀判斷小車的運動規律。
2.儀器安裝和操作時應注意
(1)打點計時器安裝在遠離定滑輪的一側。
(2)細繩應保證與長木板平行。
(3)釋放小車前，應使小車停在靠近打點計時器處。
(4)先接通電源，后釋放紙帶；先斷開電源，再取下紙帶。
思維提升：小車的速度 — 時間圖像是一條傾斜的直線，說明小車的速度隨時間均勻增大。
實戰：
小組合作討論：拓展創新
典例3　在“探究小車速度隨時間變化的規律”實驗中，打點計時器接在頻率為50 Hz的低壓交流電源上，某同學在打出的紙帶上每五個點取一個計數點，共取了A、B、C、D、E、F六個計數點(每兩個相鄰計數點間還有四個點未畫出)，如圖1所示。從每一個計數點處將紙帶剪開分成五段(分別為a、b、c、d、e段)，將這五段紙帶由短到長緊靠但不重疊地粘在xOy坐標系中，如圖2所示。
實戰：
小組合作討論：拓展創新
(1)請你在圖2中用最簡潔的方法作出能表示 v t關系的圖線。在圖中相當于v軸的是 。
(2)從第一個計數點開始計時，為了求出t＝0.15 s時小車的瞬時速度，需要測出 (填“a”“b”“c”“d”或“e”)段紙帶的長度。
(3)若測得a段紙帶的長度為2.0 cm，e段紙帶的長度為10.0 cm，則可求出小車加速度的大小為 m/s2。
y軸
b
2.0
有請我們今天的幸運之星，發表今天的學習收獲和啟示：
總結：
學生談收獲
課堂驗收
1．關于“探究小車速度隨時間變化的規律”的實驗操作，下列說法錯誤的是( )
A．實驗前應使拉小車的細線與長木板的板面平行
B．在釋放小車前，小車應停在靠近打點計時器的地方
C．應先釋放小車，再接通打點計時器的電源
D．要在小車到達定滑輪前使小車停止運動
解析　實驗前應使拉小車的細線與長木板的板面平行，故A說法正確；在釋放小車前，小車應靠近打點計時器，故B說法正確；實驗時應先接通電源，待打點計時器打點穩定后再釋放小車，故C說法錯誤；要在小車到達定滑輪前使小車停止運動，故D說法正確。
C
2．在“探究小車速度隨時間變化的規律”的實驗中，下列說法正確的是( )
A．小車停止運動后，取下紙帶進行測量并處理數據
B．使小車速度的變化盡可能快一些
C．使用毫米刻度尺測量長度時，要讀到最小刻度的下一位
D．作v t圖線時，所描曲線必須經過每一個點
解析　小車停止運動后，應先關閉打點計時器電源，再取下紙帶進行測量并處理數據，A錯誤；小車的速度變化不能過快，否則紙帶上打出的點偏少，不利于分析數據得出結論，B錯誤；使用毫米刻度尺測量長度時，要有估計值，所以要讀到最小刻度的下一位，C正確；作v t圖線時，讓盡量多的點落在曲線上，難以落在曲線上的點均勻分布在曲線的兩側，不要求所有的點都在曲線上，D錯誤。
C
3．做“探究小車速度隨時間變化的規律”的實驗時：
(1)用一條紙帶穿過打點計時器，小明發現有如圖1中的兩種穿法，穿法正確的是 (選填“甲”或“乙”)。
(2)完成實驗后，小明用刻度尺測量紙帶距離時如圖2所示，B點的讀數是 cm，已知打點計時器每0.02 s打一個點，則B點對應的速度vB＝ m/s(結果保留3位有效數字)。
乙
3.20
1.45
(3)某實驗小組中的四位同學利用同一條紙帶分別作出了如圖3所示的四幅v t圖像，其中最規范的是 ，由此圖像得到的加速度是 m/s2(結果保留3位有效數字)。
A
0.483
4．某同學在“探究小車速度隨時間變化的規律”的實驗中，用打點計時器記錄了被小車拖動的紙帶的運動情況，在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個計數點。其相鄰兩點間的距離如圖甲所示，在每兩個相鄰的計數點之間還有4個點未畫出，打點計時器的工作頻率為50 Hz。
(1)試根據紙帶上各個計數點間的距離，計算出打下B、F兩個點時小車的瞬時速度，并將這兩個速度值填入下表。(結果均保留3位有效數字)
速度 vB vC vD vE vF
數值(m·s-1) 0.479 0.560 0.640
0.400
0.721
(2)將B、C、E、F各個時刻的瞬時速度標在圖乙所示的直角坐標系中(D時刻的已標出)，并畫出小車的瞬時速度隨時間變化的關系圖線。
(3)由所畫速度—時間圖像求出小車加速度為 m/s2。(結果保留2位有效數字)
(4)寫出圖線與縱軸的交點的物理意義：
。
0.80
打計數點A時刻小車對應的瞬時速度

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