2015-2016学年高中物理 2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律课件 新人教版必修1
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物理：2.1《实验：探究小车速度随时间变化的规律》课件(新人教版必修1)
突然从Ｚ．纽基斯克厅长的腿中窜出，直扑闪光体而去……只见闪光体立刻碎成数不清的奇特闪亮的摇钱树飞向悬在空中的金砂地。随着全部摇钱树进入金砂地，就见 空中剩余的物质很快像怪云一样收缩凝固成宝猴珊瑚桌和四根破廊柱从天上落下，丝毫不差地返回了原位……这时悬在考场上空闪着奇光的青兰花色手铐形天光计量仪 ，立刻射出串串白杏仁色的脉冲光……瞬间，空中显示出缓缓旋转的亮黄色巨大数据，只见摇钱树表演的考核总分是９７．７３分！摇钱树 的答辩总分是９８．８２分
• 匀变速直线运动作为一种最简单的变速运 动，其运动规律便于理解和掌握．但本章 公式和推论较多，在学习时要分清公式的 应用条件和前提，不可乱套公式，在物理 过程比较复杂时可以分解过程，突破并建 立相关联系，必要时可借助图象进行分析 比较．
• 学习中要把握好对基本概念、基本规律的理 解．本章规律多，公式和推论多，学习中切实注 意不要去死记硬背这些规律和公式，更重要的是 领会概念的实质，把握公式的来龙去脉，要通过 一些具体的实例，通过实际物理现象的分析、物 理情景的构建、物理过程的认识，来形成物理概 念和规律，这样，有生动的实例作基础，学到的 知识不再是枯燥生硬的结论，形成概念规律的过 程，就是真正理解知识的过程，这样的学习就不 仅仅是知识的堆砌，而是能力的增长、素质的提 高．
• 答：_____________________________.
• (3)根据纸带给出的数据，求出重锤下落的 加速度a＝________ m/s2，以及电火花打C 点时重锤的速度v＝________m/s.
• 答案：(1)左 • (2)是匀变速直线运动；相邻的相等时间间
隔内的位移差相等
• (3)9.63 3.31
• 本章在速度、加速度等概念的基础上，具 体研究一种最简单的变速直线运动——匀变 速直线运动的规律．这种研究不是从抽象 的概念出发，而是进一步用实验的方法， 探索匀速直线运动的规律和特点，并结合 公式、图象对匀变速直线运动进行研 究．通过使用打点计时器和小车设计相关 实验探索运动规律，要观察、记录小车速 度随时间的变化情况，视物理过程的分析，特别是多解过程问 题的分析，要选择合适的规律，找准过程 的连接点．运用好数学工具，如图象、函 数在复杂运动中的应用．解决追及与相遇 问题．要注意运用数学工具分析物理过程 及临界状态量．
实验 探究小车速度随时间变化的规律ppt 课件
问题四：怎样分析和选取纸带上的点？ 开头过于密集的点舍掉，纸带的一段；若纸 带上点与点之间的距离较小，可取多个间隔 （可5）为一个计数间隔时间（间隔不再是 0.02s）（但要看具体情况灵活选定）；原 则上能取六、七个计数点为宜；给选取的点 加标记。
问题五：如何计算出所取点的速度？ 用求平均速度的方法来代替（用计算较准确
思考：
①为什么要用直线拟合？ ②若某个点明显偏离直线，可能是什么原因 及怎样处理？ ③从图上可以看出小车的速度随时间怎样变 化？
问题七：如何根据速度—时间图象（ v— t图象）求小车的加速度和初速度？
①取任意两组数据求出Δv和Δt，然后代入Δv／Δt 求解。 ②在v—t图象上取一段时间Δt（尽量取大一些）， 找出两个时刻对应的坐标值求出Δv，代入Δv／Δt 求解。 哪一种方法更好？（画图时让不在直线上的点尽可 能等量地分布在直线两侧，就是为了使偏大或偏小 的误差尽可能地抵消，所以图象也是减小误差的一 种手段，也就是说应该用图象上的点，而不是用实 验所得到的数据） 纸带上零时刻的速度和末速度如何求？（根据图象 来求，这样可以减小误差）
步骤：
（１）把一端附有滑轮的长木板平放（一高一 低可否？）在实验桌上，并使滑轮伸出桌面， 把打点计时器固定在长木板上远离滑轮的一端， 连接好电路。 （２）把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑 轮，下边挂上合适的钩码，先接通电源，然后 放开小车，让小车拖着纸带运动，打完一条后 立即关闭电源。
【实验】
问题一： 打点计时器结构如何？ 问题二： 用打点计时器测小车的速度所需哪些 实验器材、实验步骤？ 问题三： 本实验特别要注意哪些事项？
构造
仪器和装置图
①附有滑轮的长木板；②小车；③带小钩的 细线；④25 g的钩码3个，也可以用50 g 的钩码。或用沙子和小桶代替钩码，用弹簧 秤或天平称量⑤打点计时器；⑥纸带；⑦刻 度尺；⑧学生电源、导线。
问题五：如何计算出所取点的速度？ 用求平均速度的方法来代替（用计算较准确
思考：
①为什么要用直线拟合？ ②若某个点明显偏离直线，可能是什么原因 及怎样处理？ ③从图上可以看出小车的速度随时间怎样变 化？
问题七：如何根据速度—时间图象（ v— t图象）求小车的加速度和初速度？
①取任意两组数据求出Δv和Δt，然后代入Δv／Δt 求解。 ②在v—t图象上取一段时间Δt（尽量取大一些）， 找出两个时刻对应的坐标值求出Δv，代入Δv／Δt 求解。 哪一种方法更好？（画图时让不在直线上的点尽可 能等量地分布在直线两侧，就是为了使偏大或偏小 的误差尽可能地抵消，所以图象也是减小误差的一 种手段，也就是说应该用图象上的点，而不是用实 验所得到的数据） 纸带上零时刻的速度和末速度如何求？（根据图象 来求，这样可以减小误差）
步骤：
（１）把一端附有滑轮的长木板平放（一高一 低可否？）在实验桌上，并使滑轮伸出桌面， 把打点计时器固定在长木板上远离滑轮的一端， 连接好电路。 （２）把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑 轮，下边挂上合适的钩码，先接通电源，然后 放开小车，让小车拖着纸带运动，打完一条后 立即关闭电源。
【实验】
问题一： 打点计时器结构如何？ 问题二： 用打点计时器测小车的速度所需哪些 实验器材、实验步骤？ 问题三： 本实验特别要注意哪些事项？
构造
仪器和装置图
①附有滑轮的长木板；②小车；③带小钩的 细线；④25 g的钩码3个，也可以用50 g 的钩码。或用沙子和小桶代替钩码，用弹簧 秤或天平称量⑤打点计时器；⑥纸带；⑦刻 度尺；⑧学生电源、导线。
2-1实验：探究小车速度随时间变化的规律
(3)实验器材
打点计时器、纸带、刻度尺、导线、低压交流电源、 小车、钩码
(4)实验过程
①(如图所示)把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌 上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上远 离滑轮的一端，连接好电路．
②把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂
上合适的钩码，放手后，看小车能否在木板上平稳地滑行， 然后把纸带穿过打点计时器，并把纸带的另一端固定在小 车的后面． ③把小车停靠在打点计时器处，先接通电源，后释放
计，如图所示．
③观察所得到的直线， 分析物体的速度随时 间的变化规律.
(1)木板的粗糙程度不同，摩擦不均匀． (2)根据纸带测量的位移有误差，从而计算出的瞬时速 度有误差．
(3)作v－t图象时单位选择不合适或人为作图不准确带
来误差.
(1)开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器． (2)先接通电源，计时器工作后，再放开小车，当小车 停止运动时及时断开电源． (3)要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞，当小车到达滑
点评：长木板与水平面有一定的夹角，只是改变了小
车运动的加速度，角度变大，小车运动的加速度变大.
(1)表格法
①从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开始
一些比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个开始点， 作为计数始点，以后依次每五个点取一个计数点，并标明 0、1、2、3、4„，测量各计数点到0点的距离x，并记录填 入表中. 位置编号 时间t/s x/m 0 1 2 3 4 5
___________________________________________.
答案：由实验原理和实验要求可知错漏步骤：
(1)A中应先接通电源，再放开纸带； (2)D中取下纸带之前应先断开电源，使计时器停止工 作． (3)实验中应补充G步骤：换上新纸带，再重复做三
人教版高中物理必修1第二章实验-探究小车速度随时间变化的规律(25张)-PPT优秀课件
交点是什
么意思？
0.1
0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
t/s
人教版高中物理必修1第二章2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 (共25 张PPT) 【PPT优 秀课件 】-精 美版
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注 意 1.开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器 事 2.先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再 项 释放小车，当小车停止运动时及时断开电源
3.实验时要注意保护小车及滑轮，要避免它们 被碰坏或跌坏。所以，当小车到达滑轮前及时 用手按住它。
4.小车另一端所挂的钩码个数要适当，避免加 速度过大而使纸带上打的点太少，或加速度太 小使各段位移无法区别，从而使误差增大
处 问题1：怎样分析和选取纸带上的点？ 理 舍掉开头过于密集的点，从清楚的点开始,若纸 的 带上点与点之间的距离较小，每五个计时点取一 纸 个计数点 ,依次标号为0，1，2，3，4，5 （间隔 带 是0.1s）。
过于密集/ 不清晰的点
0.10s
0.10s
处 问题2：如何计算出所取点的瞬时速度？
理
器 打点计时器
材
纸带
小车
细绳
一端附有定滑 轮的长木板
钩码
实 ⑴ 把附有滑轮的长木板放在实验桌上；将细绳绕过 滑轮并使滑轮伸出桌面；把打点计时器固定，连接
验 好电路。 步 ⑵ 将纸带穿过打点计时器，连在小车后面。在小车
的另一端通过细绳挂上钩码。
骤 ⑶ 先接通电源，然后放开小车，让小车拖着纸带运 动，打完一条纸带后立即关闭电源。 ⑷ 更换纸带，重复做三次。
第二章 匀变速直线运动的研究
物理必修1人教版实验-探究小车速度随时间变化的规律(19张)-PPT优秀课件
3．下图所示为同一打点计时器打出的4条纸 带，其中，平均速度最大的是哪一条( )
物理必修1人教版 2.1实验：探究小车速度随时间变化的 规律 (共19张PPT)
物理必修1人教版 2.1实验：探究小车速度随时间变化的 规律 (共19张PPT)
4、如下图为某一物体运动的 v－t 图象，下列结 论中正确的是( )
X5 X4
0A
B
C
D
E
XⅡ
XⅠ
XⅢ
XⅣ
XⅤ
V AB X 2 X1 X
t
T
V DE X 5 X 4 XV
t
T
物理必修1人教版 2.1实验：探究小车速度随时间变化的 规律 (共19张PPT)
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六、误差分析 1．纸带与打点计时器间的摩擦会带来系统误差，为减小误差， 应选择较平整的纸带做实验。 2．利用平均速度来代替计数点的瞬时速度存在系统误差。为 减小误差，应取以计数点为中心的较小位移进行计算。 3．测量计数点间的位移 x 会带来偶然误差。减小此误差的方 法是一次测量完成，即一次测出各计数点到起始计数点 O 的距离， 再分别计算出各计数点间的距离。 4．作 v -t 图像时坐标单位选定的不合理，或者作图粗糙也会 带来偶然误差。
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物理必修1人教版 2.1实验：探究小车速度随时间变化的 规律 (共19张PPT)
1．根据打点计时器打出的纸带，我们可以不利 用公式计算就能直接得到的物理量是( )
A．时间间隔
B．位移
C．速率
D．平均速度
答案： AB
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4、如下图为某一物体运动的 v－t 图象，下列结 论中正确的是( )
X5 X4
0A
B
C
D
E
XⅡ
XⅠ
XⅢ
XⅣ
XⅤ
V AB X 2 X1 X
t
T
V DE X 5 X 4 XV
t
T
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六、误差分析 1．纸带与打点计时器间的摩擦会带来系统误差，为减小误差， 应选择较平整的纸带做实验。 2．利用平均速度来代替计数点的瞬时速度存在系统误差。为 减小误差，应取以计数点为中心的较小位移进行计算。 3．测量计数点间的位移 x 会带来偶然误差。减小此误差的方 法是一次测量完成，即一次测出各计数点到起始计数点 O 的距离， 再分别计算出各计数点间的距离。 4．作 v -t 图像时坐标单位选定的不合理，或者作图粗糙也会 带来偶然误差。
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1．根据打点计时器打出的纸带，我们可以不利 用公式计算就能直接得到的物理量是( )
A．时间间隔
B．位移
C．速率
D．平均速度
答案： AB
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[教材习题解答] 问题与练习(第 33 页) 1． (1)15 16 18 19 21 23 24
(2)如图 1 所示． (3)如图 2 所示，可认为是一条直线．
2．a 做匀速直线运动，速度为 15 m/s；b 做初速度为 0、加 速度为 1.75 m/s2 的匀加速直线运动； c 做初速度为 4 m/s、加速 度为 0.67 m/s2 的匀减速直线运动， 6 s 时速度为 0. 3．小车沿斜面向下运动，其速度总是变化的．但在很短时 间内的平均速度可以等效为某时刻的瞬时速度， 由于计时的时间 间隔都相等，据 x＝ vt 知，位移与速度成正比，因此，纸条的长 度与速度成正比，可用纸带长度“等效”速度大小，如图所示．
中，利用打点计时器在纸带上打的点记录小车的运动情况．某同 学做此实验时步骤如下： A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，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，下面挂上适 当的钩码． D．小车停止运动后，直接取下纸带． E．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔． F．换上新纸带，重复操作三次，然后从所有纸带中选取一 条点迹清晰的进行数据处理．
4．牵引小车的钩码个数要适当，以免加速度过大而使纸带 上的点太少，或者加速度太小，而使各段位移差别不大，使误差 增大． 5．在坐标纸上画 vt 图象时，注意坐标轴单位长度的选取， 应使图象尽量分布在较大的坐标平面内．
[研习经典 ] 一、实验原理与操作 [ 典例 1] 在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验
解析：实验过程中应先接通电源，再放开纸带；取纸带前应 先断开电源，所以错误操作是步骤 A、 D. 错误操作： (1)A 选项中应先接通电源，再释放纸带； (2)D 选项中取纸带前应先断开电源．合理顺序是：BECADF.
答案：见解析
二、数据处理与误差分析 [ 典例 2] 在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验
(3)将图线延长与纵轴相交，交点的物理意义是 ___________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________.
三、误差分析 产生原因 偶然 根据纸带测量的 误差 位移有误差 减小方法 测量各计数点到起始点的 距离而不是直接测量相邻 计数点间的距离 系统 木板的粗糙程度 尽量选用粗糙程度均匀的 误差 不完全相同 木板
四、注意事项 1．开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器． 2．先接通电源，等打点稳定后，再释放小车．打点结束， 关闭电源． 3．选取一条点迹清晰的纸带，适当舍弃点迹密集的部分， 适当选取计数点 (注意计数点与计时点的区别 )，弄清楚所选的时 间间隔 T 等于多少秒．
2．图象法 (1)在坐标纸上建立直角坐标系，横轴表示时间，纵轴表示 速度，并根据表格中的数据在坐标系中描点． (2)画一条直线，让这条直线通过尽可能多的点，不在线上 的点均匀分布在直线的两侧， 偏差比较大的点忽略不计， 如图所 示．
(3)观察所得到的直线，分析物体的速度随时间的变化规律． (4)这条直线就是本次实验的 vt 图象， 它是一条倾斜的直线．
第二章
匀变速直线运动的研究
1 实验：探究小车速度随时间变化的 规律
[要点归纳 ] 一、实验步骤 1．如图所示，把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑 轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连 接好电路．
2．把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上钩 码， 把纸带穿过打点计时器， 并把纸带的一端固定在小车的后面． 3．把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，释放小车， 让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列小点． 4．换上新的纸带，重复实验两次． 5．增减所挂钩码，按以上步骤再做两次实验．
解析： (1)若时间较短，平均速度可以代替中间时刻的瞬时 速度． D 点的瞬时速度 xCE 78.00 cm vD＝ ＝ ＝ 390 cm/s＝ 3.90 m/s， 2T 0.2 s C 点的瞬时速度 xBD 52.80 cm vC＝ ＝ ＝ 264 cm/s＝ 2.64 m/s， 2T 0.2 s B 点的瞬时速度 vB＝ xAC 27.60 cm ＝ ＝ 138 cm/s＝ 1.38 m/s. 2T 0.2 s
4．略 .
中，如图所示为一次记录小车运动情况的纸带，图中 A、B、C、 D、 E 为相邻的计数点 (A 点为第一个点 )，相邻计数点间的时间 间隔 T＝ 0.1 s.
(1) 根据 ________________________计算各点瞬时速度， vD ＝ m/s，vC＝ m/s， vB＝ m/s.
(2)在如图所示坐标系中画出小车的 vt 图线，并根据图线求 出 a＝ .
(2)由上述数据画出小车的 vt 图象如图所示，由图线的斜率 可求得它的平均加速度 Δv 1.26 m/s a＝ ＝ ＝ 12.6 m/s2. Δt 0.1 s
(3)将图线延长后，与纵轴的交点的速度表示零时刻小等于中间时刻的瞬时速度 3.90 2.64 1.38 (2)图象见解析 12.6 m/s2
(3)表示零时刻小车经过 A 点的速度大小
(1)处理纸带时，一定要分清计时点和计数点，搞清计数点 之间的时间间隔 T. (2)利用极限思想将平均值过渡到瞬时值是物理学中常用的 方法．纸带上某点的瞬时速度等于以此为中心的前、后相邻两点 间的平均速度． (3)标度的选择要结合数据及其分布特点制定，以使图象在 坐标系中合理分布，大小适中．
二、数据处理 1．表格法 (1)从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开始一些 比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个开始点，作为计数 始点， 以后依次每五个点取一个计数点， 并标明 0、 1、 2、 3、 4、 „ 测量各计数点到 0 点的距离 x，并记录填入表中．
(2)分别计算出与所求点相邻的两计数点之间的距离 x1、 x2、 x3、„ . xn＋ xn＋ 1 (3)利用 vn＝ 求得计数点 1、 2、 3、 4 的瞬时速度， 2T 填入上面的表格中． (4)根据表格中的数据，分析速度随时间的变化情况．
其中有错误或遗漏的步骤有： (1)________________________________________________； (2)________________________________________________． 将以上步骤完善后按合理的顺序填写在下面横线上： __________________________________________________.