所属成套资源:高一物理同步课件 同步练习(2019人教A版 必修第一册)
- 第1章 3位置变化快慢的描述——速度 试卷 试卷 0 次下载
- 第1章 4速度变化快慢的描述——加速度 试卷 试卷 0 次下载
- 第2章 2匀变速直线运动的速度与时间的关系课件PPT 课件 0 次下载
- 第2章 3匀变速直线运动的位移与时间的关系课件PPT 课件 0 次下载
- 第2章 4自由落体运动课件PPT 课件 0 次下载
高中物理人教版 (2019)必修 第一册第二章 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教学ppt课件
展开这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册第二章 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教学ppt课件,共60页。PPT课件主要包含了对实验数据处理的考查,实验改进与创新,核心素养微专题,实验的改进与创新,课后提升训练等内容,欢迎下载使用。
①物理观念:能理解位移、速度和加速度的内涵,能用公式、图像等方法描述匀变速直线运动;能用匀变速直线运动的规律解释生活中的一些现象.具有与直线运动相关的初步的运动观念.
②科学思维:能在特定情境中运用匀变速直线运动模型解决问题;能对常见的匀变速直线运动问题进行分析,能用科学研究中的极限方法分析物理问题,通过推理,获得结论;有从不同角度检验结论的意识.③科学探究:能完成“测量做直线运动物体的瞬时速度”等物理实验.能发现并提出物理问题;能根据已有实验方案,使用打点计时器等器材收集数据,会妥善保存原始信息;能分析纸带记录的信息,形成初步的结论;能分析实验中的误差;能参考教材内容撰写简单的实验报告.
④科学态度与责任:能结合近代实验科学产生的背景,初步认识实验对物理学发展的推动作用;有严谨认真的科学态度,有与他人合作的意愿;知道实验器材的改进能促进人们认知的发展.
本章是上一章概念和方法的具体应用,主要研究上一章所学各物理量之间的关系,为认识其他更复杂的运动打好基础,在力学中具有基础性的地位.教材通过对实际问题的研究,引导大家用匀变速直线运动的规律,解决生活、生产和科技领域中的实际问题,体会物理研究过程的重要性、趣味性和实用性.
1实验:探究小车速度随时间变化的规律
预习导学 | 新知领悟
二、实验器材电磁打点计时器(或电火花计时器)、低压交流电源、导线、纸带、带滑轮的长木板、小车、钩码、细绳、复写纸片、刻度尺.
三、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.
四、数据记录1.纸带的选取:从几条纸带中选择一条比较理想的纸带,且开头过于密集的点应舍掉,用纸带的后一段进行测量;若纸带上点与点之间的距离较小,可间隔多点取一个计数点.
2.数据的测量:如图所示,一般不是直接测量相邻两个计数点间的距离,而是先测量出各个计数点到计时零点间的距离x1,x2,x3,x4,x5,再计算出相邻的两个计数点间的距离.Δx1=x1,Δx2=x2-x1,Δx3=x3-x2,Δx4=x4-x3,Δx5=x5-x4.
3.速度的计算:各计数点对应的瞬时速度用平均速度代替.4.设计表格并记录相关数据将各计数点对应的时刻及相邻两计数点间的距离填入下表中,求出对应计数点的速度,并据此分析速度随时间的变化关系.
五、数据分析1.作出小车运动的v-t图像.(1)建系:在坐标纸上建立直角坐标系,横坐标轴表示时间,纵坐标轴表示速度.(2)描点:在坐标纸上确定出各个坐标点的位置.
(3)连线: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,偏差比较大的点舍去,如图所示.
六、误差分析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.七、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.3.打点完毕,立即断开电源.
4.为避免小车跟滑轮相碰,当小车到达滑轮前应及时用手按住.5.选取一条点迹清晰的纸带,适当舍弃点迹密集部分,适当选取计数点(注意计数点与计时点的区别),弄清楚所选的计数点时间间隔T等于多少秒.6.在坐标纸上画v-t图像时,注意坐标轴单位长度的选取,应使图像尽量分布在较大的坐标平面内.
多维课堂 | 素养初培
精例1 用打点计时器可测纸带运动的时间和位移.下面是没有按操作顺序写的不完整的实验步骤,按照你对实验的理解,在各步骤空白处填上适当的内容,然后按实际操作的合理顺序,将各步骤的字母代号按顺序写在空白处.
对实验原理和实验操作的考查
A.在电磁打点计时器的两接线柱上分别接上导线,导线的另一端分别接在低压________(填“交流”或“直流”)电源的两个接线柱上.B.把电磁打点计时器固定在桌子上,让纸带穿过_________,并压在________下面.C.用刻度尺测量从计时开始点到最后一个点间的距离Δx.D.切断电源,取下纸带,如果共有n个清晰的点,则这段纸带记录的时间Δt=________.
【答案】交流 电磁打点计时器的限位孔 复写纸(n-1)×0.02 s BAEDCF
【解析】A中电磁打点计时器应使用低压交流电源;B中应将纸带穿过电磁打点计时器的限位孔,并放于复写纸的下方;D中纸带上记录的时间Δt=(n-1)×0.02 s.合理的实验步骤为BAEDCF.
变式1 某同学用如图所示装置做“探究小车速度随时间变化规律”的实验.
(1)图中仪器A叫作__________计时器,使用220 V________(填“交流”或“直流”)电源,释放小车前,小车应停在________(填“靠近”或“远离”)仪器A的位置.(2)下列是该实验中的一部分基本步骤:A.释放小车,让小车牵引纸带运动.B.安装纸带.C.把计时器固定好.D.接通电源,进行打点.以上步骤的正确顺序是________.
【答案】(1)电火花打点 交流 靠近 (2)CBDA【解析】(1)图中仪器A叫作电火花打点计时器,使用220 V交流电源,实验过程中,释放小车前,小车要靠近打点计时器.(2)步骤的正确顺序为CBDA.
精例2 某同学在探究小车速度随时间变化的规律时,对打出的一条纸带进行研究,从O点开始每打5个点取一个计数点(中间4个打点未画出,电源频率为50 Hz),计数点分别为A、B、C、D、E,该同学已求出各计数点对应的速度,其数值见下表.
(1)根据以上数据在所给的坐标纸中作出小车的v-t图线(适当标出横、纵坐标刻度).(2)计数点O对应的速度为________ m/s,加速度为________m/s2.(结果保留两位有效数字)【答案】(1)见解析图 (2)0.50 2.0
【解析】(1)横坐标每格代表0.05 s,纵坐标每格代表0.1 m/s,描点连线如图.
变式2 在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,如图甲所示为某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),相邻两计数点间的时间间隔T=0.1 s.(计算结果均保留三位有效数字)
(1)根据_________________________计算各点的瞬时速度,则vD=________ m/s,vC=________ m/s,vB=________ m/s.
(2)在如图乙所示坐标系中画出小车的v-t图线,并根据图线求出小车运动的加速度a=________.若当时电网中交变电流的频率变为60 Hz,但该同学并不知道,那么做实验的这个同学测得的物体加速度的测量值与实际值相比______(填“偏大”“偏小”或“不变”).
(3)将图线延长与纵轴相交,交点的速度的物理意义为:____________________________________.【答案】(1)打某点时的瞬时速度可用打该点时前后一小段时间内的平均速度来代替 3.90 2.64 1.38(2)图见解析 12.6 m/s2 偏小(3)表示小车带动纸带打A点的速度
图像法处理数据时应注意的两点1.作图时,要用平滑曲线将这些点连起来,要让尽可能多的点分布在线上,不在线上的点均匀分布在直线两侧,离线较远的点删去,注意不可用折线连接.2.利用v-t图像求加速度时,应选用直线上相距较远的两个点来求直线的斜率,即加速度.不能采用量出直线的倾斜角,然后求出其正切值的方法来计算加速度,因为该倾斜角还与坐标轴的标度有关.
精例3 做变速运动的小车,牵引一条纸带通过打点计时器,交流电源的频率是50 Hz.由纸带上打出的某一点开始,每5个点剪下一段纸带,按如图所示,每一段纸带的一端与x轴相重合,左边与y轴平行,将纸带贴在坐标系中.
(1)本实验中运动的小车,相邻相等时间内位移存在某种关系,请你仔细研究图像,找出这一关系;(2)设Δt=0.1 s,请作出小车的v-t图像;(3)根据图像求出其加速度大小.【答案】(1)在实验误差允许的范围内,此车在相邻相等的时间内的位移之差都是相等的 (2)见解析图 (3)0.80 m/s2
在v-t图像中描出A、B、C、D、E各点,拟合得到直线,如图所示.(3)由v-t图像可知,其加速度大小等于直线的斜率的大小,约为0.80 m/s2.
变式3 (多选)在用打点计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,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短纸条,按先后顺序一端对齐粘贴在一起.然后用平滑线段将各段纸带顶端的中点连起来,如图甲、乙、丙所示,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.以下说法正确的是( )
A.图甲表示物体处于静止B.图乙表示物体做匀速直线运动C.图乙表示物体的速度随时间均匀增加D.图丙表示物体的速度先随时间均匀增加,后保持不变【答案】C【解析】甲图中表示任意相等时间内发生的位移相等,表示物体做匀速直线运动,所以A错误;乙图中表示相等时间内的位移差值相等,物体做匀加速直线运动,所以B错误,C正确;根据以上分析可知,丙图表示物体先做匀加速直线运动后做匀速直线运动,所以D正确.
实验的改进与创新是以教材中的实验为背景,通过改变实验条件、实验仪器、实验方法等设置题目,不脱离教材而又不拘泥于教材,体现开放性、探究性等特点.多从原理演化和数据处理技巧上进行创新.
【考题延伸】在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验时,打点计时器接在50 Hz的低压交变电源上,某同学在打出的纸带上每5点取一个计数点,共取了A、B、C、D、E、F六个计数点(每相邻两个计数点间的四个点未画出).从每一个计数点处将纸带剪开分成五段(分别为a、b、c、d、e段),将这五段纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在xOy坐标系中,如图所示,由此可以得到一条表示v-t关系的图线,从而求出加速度的大小.
(1)请你在xOy坐标系中用最简捷的方法作出能表示v-t关系的图线(作答在图上),其________(填“x”或“y”)轴相当于v轴.(2)从第一个计数点开始计时,为求出0.15 s时刻的瞬时速度,需要测出________段纸带的长度.(3)若测得a段纸带的长度为2.0 cm,e段纸带的长度为10.0 cm,则可求出加速度的大小为________m/s2.
【答案】(1)如图 y (2)b (3)2
素养点评:本题通过考查实验的拓展,加深理解速度随时间变化的规律,培养学生的科学探究素养.
课堂小练 | 素养达成
1.采取下列哪些措施,有利于减小纸带因受到的摩擦而产生的误差( )A.改用直流8 V的电源B.电源电压越低越好C.用平整的纸带,不用皱折的纸带D.纸带是否歪斜对实验无影响【答案】C
【解析】打点计时器使用的电源交流电源,故A错误.电源电压偏低会使得打出的点迹不够清晰,故B错误.用平整的纸带,不用皱折的纸带,皱折的纸带和计时器的摩擦阻力较大,故C正确.纸带理顺推平,不让它卷曲、歪斜,故D错误.
2.(多选)关于“探究小车速度随时间变化的规律”的实验操作,下列说法正确的是( )A.长木板放在桌面上,带滑轮的一端要伸出桌边B.实验时,要控制小车的加速度尽量小些C.应先接通电源,待打点计时器打点稳定后再释放小车D.纸带穿过限位孔后应置于复写纸下面【答案】ACD
【解析】长木板放在桌面上,带滑轮的一端要伸出桌边,细线一端连着小车,另一端跨过定滑轮,连着重物,所以A正确.实验时为了减小误差,小车的加速度应该适当大一些,故B错误.实验中为了在纸带上打出更多的点,为了打点的稳定,具体操作中要求先启动打点计时器然后释放小车,所以C正确.纸带穿过限位孔后应置于复写纸下面才能打出点,所以D正确.
3.小华同学在做“用打点计时器测速度”的实验时,从打下的若干纸带中选出了如图所示的一条纸带,已知打点计时器使用的电源频率为50 Hz,每两个相邻计数点间有四个点没有画出,各计数点到O点的距离如纸带上所示:
(1)图中两计数点的时间间隔为____s;根据纸带提供的信息,小华同学已经计算出了打下1、2、3、4、6这五个计数点时小车的速度,请你帮助他计算出打下计数点5时小车的速度____m/s,结果保留两位有效数字.
(2)以速度v为纵轴、时间t为横轴在坐标纸上建立直角坐标系,根据表中的v、t数据,在坐标系中描点,并作出小车运动的图像;根据图像可知,小车运动的加速度大小为______m/s2,结果保留两位有效数字.【答案】(1)0.1 0.53 (2)见解析 0.42
(2)利用描点法可画出速度-时间图像如图.根据v-t图像的斜率k表示加速度,所以小车加速度
相关课件
这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册第二章 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授课课件ppt,共51页。PPT课件主要包含了实验思路,实验装置,交变电源,刻度尺,进行实验,启动打点计时器,释放小车,关闭电源,数据分析,测量示例等内容,欢迎下载使用。
这是一份物理人教版 (2019)1 实验:探究小车速度随时间变化的规律教课课件ppt,共13页。PPT课件主要包含了ABC,刷基础,电磁打点计时器,CBDA,刻度尺,接线柱接在直流电上,ACD,平均速度,见解析等内容,欢迎下载使用。
这是一份高中人教版 (2019)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课文ppt课件,共46页。