人教版高中物理必修一：21《實驗、探究小車速度隨時間變化的規(guī)律》課件

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1、成才之路成才之路 物理物理路漫漫其修遠兮路漫漫其修遠兮 吾將上下而求索吾將上下而求索人教版人教版 必修必修1 勻變速直線運動的研究勻變速直線運動的研究第二章第二章 在生活中，高山滑雪、汽車啟在生活中，高山滑雪、汽車啟動、百米賽跑動、百米賽跑；在自然界里，；在自然界里，物 體 下 落 、 獵 豹 捕 食 ， 螞 蟻 搬物 體 下 落 、 獵 豹 捕 食 ， 螞 蟻 搬家家這些物體的運動，大多是變這些物體的運動，大多是變速運動，其運動規(guī)律比較復(fù)雜。速運動，其運動規(guī)律比較復(fù)雜。本章在掌握了描述運動學(xué)的幾本章在掌握了描述運動學(xué)的幾個物理量的基礎(chǔ)上，具體研究一種個物理量的基礎(chǔ)上，具體研究一種最簡單的變速

2、運動最簡單的變速運動勻變速直線勻變速直線運動的規(guī)律。運動的規(guī)律。本章的探究不是從抽象的概念出發(fā)，而是先讓同學(xué)們探究本章的探究不是從抽象的概念出發(fā)，而是先讓同學(xué)們探究小車在重物牽引下做的變速運動，觀察、記錄小車隨時間變化小車在重物牽引下做的變速運動，觀察、記錄小車隨時間變化的情況。然后從實例出發(fā)，學(xué)習(xí)勻變速直線運動的速度與時間的情況。然后從實例出發(fā)，學(xué)習(xí)勻變速直線運動的速度與時間的關(guān)系、位移與時間的關(guān)系、位移與速度的關(guān)系。最后研究最的關(guān)系、位移與時間的關(guān)系、位移與速度的關(guān)系。最后研究最簡單的勻加速直線運動簡單的勻加速直線運動自由落體運動，領(lǐng)會伽利略對自由自由落體運動，領(lǐng)會伽利略對自由落體運動的研

3、究方法對近代科學(xué)的影響。落體運動的研究方法對近代科學(xué)的影響。本章的重點是勻變速直線運動的規(guī)律，難點是應(yīng)用勻變速本章的重點是勻變速直線運動的規(guī)律，難點是應(yīng)用勻變速直線運動的規(guī)律解決有關(guān)問題，特別是圖象法和數(shù)學(xué)知識的運直線運動的規(guī)律解決有關(guān)問題，特別是圖象法和數(shù)學(xué)知識的運用。用。1本章規(guī)律多，公式和推論多，學(xué)習(xí)中注意不要去死記本章規(guī)律多，公式和推論多，學(xué)習(xí)中注意不要去死記硬背這些規(guī)律和公式，重要的是領(lǐng)會概念的實質(zhì)，把握公式的硬背這些規(guī)律和公式，重要的是領(lǐng)會概念的實質(zhì)，把握公式的來龍去脈，要通過一些具體的實例，通過實際物理現(xiàn)象的分析、來龍去脈，要通過一些具體的實例，通過實際物理現(xiàn)象的分析、物理過程的

4、認識，構(gòu)建正確的物理情景，逐步形成良好的思維物理過程的認識，構(gòu)建正確的物理情景，逐步形成良好的思維習(xí)慣。習(xí)慣。2重視物理過程的分析，特別是多解問題的分析，要選重視物理過程的分析，特別是多解問題的分析，要選擇合適的規(guī)律，找準過程的連接點。注意運用數(shù)學(xué)工具擇合適的規(guī)律，找準過程的連接點。注意運用數(shù)學(xué)工具(如圖如圖象、函數(shù)象、函數(shù))分析物理過程及臨界狀態(tài)量，例如解決追及與相遇分析物理過程及臨界狀態(tài)量，例如解決追及與相遇問題。問題。3要有意識地培養(yǎng)自己畫運動示意圖分析復(fù)雜運動的習(xí)要有意識地培養(yǎng)自己畫運動示意圖分析復(fù)雜運動的習(xí)慣，這樣運動過程會變得形象、直觀，便于研究。解題時要思慣，這樣運動過程會變得形

5、象、直觀，便于研究。解題時要思路開闊，通過聯(lián)想比較，篩選最簡潔的解題公式。另外還要注路開闊，通過聯(lián)想比較，篩選最簡潔的解題公式。另外還要注意總結(jié)分析問題的方法，除了常用的解析法，還有圖象法、比意總結(jié)分析問題的方法，除了常用的解析法，還有圖象法、比例法、極值法、逆向轉(zhuǎn)換法等。例法、極值法、逆向轉(zhuǎn)換法等。1實驗：探究小車速度隨時間變化實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律的規(guī)律第二章第二章 課堂情景切入課堂情景切入2知識自主梳理知識自主梳理3重點難點突破重點難點突破4考點題型設(shè)計考點題型設(shè)計5學(xué)習(xí)目標定位學(xué)習(xí)目標定位1課課 時時 作作 業(yè)業(yè)6學(xué)習(xí)目標定位學(xué)習(xí)目標定位掌握實驗原理及實驗儀器的安裝與使用掌

6、握實驗原理及實驗儀器的安裝與使用學(xué)會用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)學(xué)會用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)能根據(jù)能根據(jù)“vt”圖象描述小車的運動規(guī)律圖象描述小車的運動規(guī)律課堂情景切入課堂情景切入要探究一個物體的速度隨時間變化的規(guī)律，必須知道物體要探究一個物體的速度隨時間變化的規(guī)律，必須知道物體在不同時刻的速度，但直接測量物體的速度是不容易的。請同在不同時刻的速度，但直接測量物體的速度是不容易的。請同學(xué)們思索一下怎樣利用下面的實驗裝置，探究小車速度隨時間學(xué)們思索一下怎樣利用下面的實驗裝置，探究小車速度隨時間的變化規(guī)律。的變化規(guī)律。知識自主梳理知識自主梳理實驗原理實驗原理平均平均形狀形狀斜率斜率打點計時器、一端附有滑輪的長

7、木板、小車、紙帶、復(fù)寫打點計時器、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、復(fù)寫紙片、細繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、紙片、細繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、_電源。電源。實驗器材實驗器材交流交流1(如圖所示如圖所示)把一端附有滑輪的長木板平放在實驗桌上，把一端附有滑輪的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上遠離滑輪的并使滑輪伸出桌面，把打點計時器固定在長木板上遠離滑輪的一端，連接好電路。一端，連接好電路。實驗步驟實驗步驟2把一條細繩拴在小車上，使細繩跨過滑輪，下邊掛上把一條細繩拴在小車上，使細繩跨過滑輪，下邊掛上合 適 的 鉤 碼 ， 放 手 后 ， 看 小 車 能 否 在 木 板 上

8、合 適 的 鉤 碼 ， 放 手 后 ， 看 小 車 能 否 在 木 板 上_，然后把紙帶穿過打點計時器，并把紙帶的，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的后面。另一端固定在小車的后面。3把小車?？吭诖螯c計時器處，先把小車?？吭诖螯c計時器處，先_，后，后_，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一系列的小點。上打下一系列的小點。4換上新的紙帶，重復(fù)實驗兩次。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。增減所掛鉤碼，按以上步驟再做兩次實驗。平穩(wěn)地滑行平穩(wěn)地滑行接通電源接通電源釋放小車釋放小車1在幾條紙帶中選擇一條

9、在幾條紙帶中選擇一條_，為了便于測量，為了便于測量，_開頭一些過于密集的點跡，找一個適當?shù)狞c當做計時開頭一些過于密集的點跡，找一個適當?shù)狞c當做計時_。2計算出各計數(shù)點的計算出各計數(shù)點的_速度，填入設(shè)計好的表格速度，填入設(shè)計好的表格中。中。3以速度以速度v為縱軸、時間為縱軸、時間t為橫軸建立直角坐標系，根據(jù)為橫軸建立直角坐標系，根據(jù)表中表中v、t數(shù)據(jù)，在直角坐標系中描點，探究小車數(shù)據(jù)，在直角坐標系中描點，探究小車_隨時隨時間變化的規(guī)律。間變化的規(guī)律。數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理最理想的最理想的舍掉舍掉起點起點瞬時瞬時速度速度重點難點突破重點難點突破一、實驗數(shù)據(jù)處理的方法一、實驗數(shù)據(jù)處理的方法1表格法表格法(

10、1)從幾條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶，舍掉開始一些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，在后面便于測量的地方找一個開始點，作為計比較密集的點，在后面便于測量的地方找一個開始點，作為計數(shù)始點，以后依次每五個點取一個計數(shù)點，并標明數(shù)始點，以后依次每五個點取一個計數(shù)點，并標明0、1、2、3、4，測量各計數(shù)點到，測量各計數(shù)點到0點的距離點的距離x，并記錄填入表中。，并記錄填入表中。位置編號位置編號012345時間時間t/sx/mv/(ms1)(2)分別計算出與所求點相鄰的兩計數(shù)點之間的距離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。(3)利用一段時間內(nèi)的平均速

11、度等于這段時間中間時刻的瞬利用一段時間內(nèi)的平均速度等于這段時間中間時刻的瞬時速度求得各計數(shù)點時速度求得各計數(shù)點1、2、3、4、5的瞬時速度，填入上面的的瞬時速度，填入上面的表格中。表格中。(4)根據(jù)表格的數(shù)據(jù)，分析速度隨時間怎么變化。根據(jù)表格的數(shù)據(jù)，分析速度隨時間怎么變化。2圖象法圖象法(1)在坐標紙上建立直角坐標系，橫軸表示時間，縱軸表示在坐標紙上建立直角坐標系，橫軸表示時間，縱軸表示速度，并根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)在坐標系中描點。速度，并根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)在坐標系中描點。(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

12、差比較大的點忽略不計，如圖的點均勻分布在直線的兩側(cè)，偏差比較大的點忽略不計，如圖所示。所示。二、誤差分析二、誤差分析1木板的粗糙程度不同，摩擦不均勻。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。有誤差。3作作vt圖象時單位選擇不合適或人為作圖不準確帶來圖象時單位選擇不合適或人為作圖不準確帶來誤差。誤差。三、實驗注意事項三、實驗注意事項1開始釋放小車時，應(yīng)使小車靠近打點計時器。開始釋放小車時，應(yīng)使小車靠近打點計時器。2先接通電源，計時器工作后，再放開小車，當小車停先接通電源，計時器工作后，再放開小車，當小車

13、停止運動時及時斷開電源。止運動時及時斷開電源。3要防止鉤碼落地和小車跟滑輪相撞，當小車到達滑輪要防止鉤碼落地和小車跟滑輪相撞，當小車到達滑輪前及時用手按住它。前及時用手按住它。4牽引小車的鉤碼個數(shù)要適當，以免加速度過大而使紙牽引小車的鉤碼個數(shù)要適當，以免加速度過大而使紙帶上的點太少，或者加速度太小，而使各段位移無多大差別，帶上的點太少，或者加速度太小，而使各段位移無多大差別，從而使誤差增大，加速度的大小以能在從而使誤差增大，加速度的大小以能在50cm長的紙帶上清楚長的紙帶上清楚地取得六、七個計數(shù)點為宜。地取得六、七個計數(shù)點為宜。5要區(qū)別計時器打出的點與人為選取的計數(shù)點，一般在要區(qū)別計時器打出的

14、點與人為選取的計數(shù)點，一般在紙帶上每隔四個點取一個計數(shù)點，即時間間隔為紙帶上每隔四個點取一個計數(shù)點，即時間間隔為T0.025s0.1s。6不要分段測量各段位移，應(yīng)盡可能地一次測量完畢不要分段測量各段位移，應(yīng)盡可能地一次測量完畢(可可先統(tǒng)一量出各計數(shù)點到計數(shù)起點先統(tǒng)一量出各計數(shù)點到計數(shù)起點O之間的距離之間的距離)。讀數(shù)時應(yīng)估讀。讀數(shù)時應(yīng)估讀到毫米的下一位。到毫米的下一位。7描點時最好用坐標紙，在縱、橫軸上選取合適的單描點時最好用坐標紙，在縱、橫軸上選取合適的單位，用細鉛筆認真描點。位，用細鉛筆認真描點。考點題型設(shè)計考點題型設(shè)計在探究小車速度隨時間變化的規(guī)在探究小車速度隨時間變化的規(guī)律實驗中，某同

15、學(xué)操作中有以下實驗步驟，其中有錯誤或遺漏律實驗中，某同學(xué)操作中有以下實驗步驟，其中有錯誤或遺漏的步驟。的步驟。(遺漏步驟可編上序號遺漏步驟可編上序號G、H、)A拉住紙帶，將小車移至靠近打點計時器處先放開紙拉住紙帶，將小車移至靠近打點計時器處先放開紙帶，再接通電源；帶，再接通電源；B將打點計時器固定在平板上，并接好電路；將打點計時器固定在平板上，并接好電路；C把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，下面吊著把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，下面吊著適當重的鉤碼；適當重的鉤碼；D取下紙帶；取下紙帶；對實驗操作過程的掌握對實驗操作過程的掌握E將平板一端抬高，輕推小車，使小車能在平板上平穩(wěn)將平板一端

16、抬高，輕推小車，使小車能在平板上平穩(wěn)地滑行；地滑行；F將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔?？?。(1)所列步驟中有錯誤的是：所列步驟中有錯誤的是：_。(2)遺漏的步驟：遺漏的步驟：_。( 3 ) 將 以 上 步 驟 完 善 后 寫 出 合 理 的 步 驟 順 序 ：將 以 上 步 驟 完 善 后 寫 出 合 理 的 步 驟 順 序 ：_。解析：解析：(1)步驟步驟A中應(yīng)先通電，再放紙帶，順序不能顛倒；中應(yīng)先通電，再放紙帶，順序不能顛倒；D中取下紙帶前先斷開電源；中取下紙帶前先斷開電源；E中操作時應(yīng)不掛鉤碼。中操作時應(yīng)不掛鉤碼。(2)遺漏的步

17、驟遺漏的步驟G：換上新紙帶，重復(fù)實驗三次。：換上新紙帶，重復(fù)實驗三次。(3)步驟完善后，合理的實驗步驟順序為：步驟完善后，合理的實驗步驟順序為：BFECADG答案：答案：(1)A中應(yīng)先通電，再放紙帶；中應(yīng)先通電，再放紙帶；D中取下紙帶前應(yīng)先中取下紙帶前應(yīng)先斷開電源；斷開電源；E中操作時應(yīng)不掛鉤碼中操作時應(yīng)不掛鉤碼(2)G：換上新紙帶，重復(fù)實驗三次：換上新紙帶，重復(fù)實驗三次(3)BFECADG在在“探究小車速度隨時間變化規(guī)律探究小車速度隨時間變化規(guī)律”的實驗中：的實驗中：(1)從下列器材中，選出實驗所需的器材從下列器材中，選出實驗所需的器材_；為達到實驗?zāi)康模€缺少為達到實驗?zāi)康?，還缺少_。打點

18、計時器；打點計時器；天平；天平；低壓直流電源；低壓直流電源；細繩；細繩；紙紙帶；帶；小車；小車；鉤碼；鉤碼；秒表；秒表；一端有滑輪的長木板。一端有滑輪的長木板。(2)下列操作中正確的有下列操作中正確的有_。(填選項代號填選項代號)A通過調(diào)節(jié)，使小車、紙帶、細繩和定滑輪上邊緣在一通過調(diào)節(jié)，使小車、紙帶、細繩和定滑輪上邊緣在一條直線上條直線上B坐標軸單位長度越小越好坐標軸單位長度越小越好C開始前要先接通電源后松開紙帶，打完點要先斷開電開始前要先接通電源后松開紙帶，打完點要先斷開電源后取紙帶源后取紙帶D鉤碼的質(zhì)量越大越好鉤碼的質(zhì)量越大越好答案：答案：(1)交流電源交流電源(2)AC解析：解析：(1)

19、打點計時器是一種計時儀器，所用電源為交流打點計時器是一種計時儀器，所用電源為交流電，因此電，因此不用選，但實驗還缺少低壓交流電源，鉤碼的質(zhì)不用選，但實驗還缺少低壓交流電源，鉤碼的質(zhì)量在實驗中不用測量，因此量在實驗中不用測量，因此不用選。不用選。(2)實驗中要調(diào)節(jié)滑輪的高度使小車、紙帶、細繩和定滑輪實驗中要調(diào)節(jié)滑輪的高度使小車、紙帶、細繩和定滑輪上邊緣在一條直線上，可以減小摩擦，所以上邊緣在一條直線上，可以減小摩擦，所以A對；要適當?shù)剡x對；要適當?shù)剡x取坐標軸的單位長度使圖象盡量分布在較大的坐標平面內(nèi)，所取坐標軸的單位長度使圖象盡量分布在較大的坐標平面內(nèi)，所以以B錯；開始前要先接通電源后松開紙帶，

20、打完點要先斷開電錯；開始前要先接通電源后松開紙帶，打完點要先斷開電源后取紙帶，這樣可以使實驗效果更好，所以源后取紙帶，這樣可以使實驗效果更好，所以C對；鉤碼的質(zhì)對；鉤碼的質(zhì)量要適中，不要太大也不要太小，以量要適中，不要太大也不要太小，以100g左右為宜，所以左右為宜，所以D錯。錯。如圖所示，是某同學(xué)在如圖所示，是某同學(xué)在“探究小探究小車速度隨時間變化的規(guī)律車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中，用打點計時器得到的表示實驗中，用打點計時器得到的表示小車運動過程中的一條清晰紙帶，打點計時器打點的時間間隔小車運動過程中的一條清晰紙帶，打點計時器打點的時間間隔T0.02s，將紙帶上每隔四個點，將紙帶上每隔四個

21、點(圖上沒畫出圖上沒畫出)按打點順序依次按打點順序依次標為標為A、B、C，其中，其中x17.05cm、x27.68cm、x38.33cm、x48.95cm、x59.61cm、x610.26cm。實驗數(shù)據(jù)處理實驗數(shù)據(jù)處理(3)根據(jù)你畫出的小車的速度根據(jù)你畫出的小車的速度時間時間關(guān)系圖線計算出的小車的加速度關(guān)系圖線計算出的小車的加速度a_m/s2，方向是，方向是_(填填A(yù)B，或，或BA)(天津?qū)嶒炛袑W(xué)天津?qū)嶒炛袑W(xué)20142015學(xué)年高一上學(xué)期期中學(xué)年高一上學(xué)期期中)在在“探究探究小車速度隨時間變化的規(guī)律小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，打點計時器使用的交的實驗中，打點計時器使用的交流電的頻率為流電的頻率為50Hz，記錄小車運動的紙帶如圖所示，在紙帶上，記錄小車運動的紙帶如圖所示，在紙帶上選擇選擇0、1、2、3、4、5的的6個計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點之間還有個計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點之間還有四個點未畫出，紙帶旁并排放著帶有最小分度為毫米的刻度四個點未畫出，紙帶旁并排放著帶有最小分度為毫米的刻度尺，零點跟尺，零點跟“0”計數(shù)點對齊，由圖可以讀出三個計數(shù)點計數(shù)點對齊，由圖可以讀出三個計數(shù)點1、3、5跟跟0點的距離填入下列表格中。點的距離填入下列表格中。