《新课标人教版高一物理必修一2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律讲解》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新课标人教版高一物理必修一2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律讲解（42页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 小玩具车的速度 导 入 新 课 小轿车的速度 自行车的速度 火车的速度 游乐园碰碰车 这些物体的快慢不同,他们的运动遵循 着什么规律呢?如何探寻物体的速度随时间 的变化规律呢？ 第一节 探究小车随 时间变化的规律 (1)知识与技能 根据相关实验器材,设计实验并熟练操作。 学会运用已学知识处理纸带,求各点的瞬时速度。 会用表格法处理数据,并合理猜想。 巧用vt图像处理数据,观察规律。 掌握画图像的一般方法,并能用简洁的语言进行阐 述。 教 学 目 标 (2)过程与方法 初步学习根据实验要求设计实验,完成某种 规律的探究方法。 对打出的纸带,会用近似的方法得出各点的 瞬时速度。 初步学会根据实验
2、数据进行猜测、探究、 发现规律的方法。 认识数学化繁为简的工具作用,直观运用物 理图像展现规律,验证规律。 通过实验探究过程,进一步熟练打点计时器 的应用,体验瞬时速度的求解方法。 (3)情感态度与价值观 通过对小车运动的设计,培养学生积极主 动思考问题的习惯 通过纸带的处理方法、实验数据的图像 展现,培养学生实事求是的科学态度 在对现象规律的语言阐述中,提高学生的 语言表达能力 通过经过实验探索过程,体验运动规律的 探索方法 教学重难点 教学重点 图像法研究速度随时间变化的规律。 对运动物体的速度随时间变化规律的探究。 教学难点 各点的瞬时速度的计算。 对实验数据的处理、物理规律的探究。 （
3、1 1）进行试验）进行试验 （2 2）处理数据）处理数据 （3 3）作出速度）作出速度时间图像时间图像 本 节 导 航 实验室如何探究小车的运动速度与时间 的关系？ 如何设计实验？ 利用小车拖动的纸带，研究小车的运动 。 需要哪些器材？ 小车、打点计时器、带滑轮的长木板、 纸带、刻度尺、勾码 （1 1）进行试验）进行试验 附有滑轮的长木板 小车 带小钩的细线 25g的钩码3个,也可以用50g的钩码 打点计时器 纸带 刻度尺 学生电源、导线。 实验用具 探究小车速度与时间变化的运动规律装置图 实验设计 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模 板上远离滑轮
4、的一端,连接好电路。 把一条细绳栓在小车上,使细绳跨过滑轮,下 边挂上合适的砝码,启动电源,然后释放小车,让 小车拖动纸带运动,打完一条纸带后立即关闭 电源。 换上新纸带,重复操作三次。 实验步骤 (1)固定打点计时器时应让限位孔处在长木 板的中央位置。 (2)滑轮不能过高。 (3)应考虑复写纸与纸带的位置关系。 (4)钩码数量不能过多,长木板两端高低相差 不能太大。 (5)小车应由紧靠打点计时器处开始释放,在 撞击长木板末端前应让小车停止运动,防止 小车从板上掉下来。 (6)先接通电源,后让纸带运动。 (7)打点结束后立即关闭电源。 注意事项 （2 2）数据处理）数据处理 怎样分析和选取纸带
5、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 。 如何计算出所取点的速度？ 用求平均速度的方法来代替,选择包括 该点在内的一段位移(该点最好处在中间时 刻位置)x,找出对应的时间t,用xt作 为该点的瞬时速度)。 对于选取的两个端点的速度暂时不计算( 误差较大);测量各个计数点之间的距离应考 虑估位、单位。 如何处理计算出来的数据？ (1)列表法 (注意列表要求) 位置012345 时间时间 /s v1/ms-1 v2/m
6、s-1 (2)图象法 根据所得数据,选择合适的标度建立 坐标系(让图象尽量分布在坐标系平面的 大部分面积)。 描点：观察和思考点的分布规律。 拟合：从点的分布可以有很大把握 地说这些点应该在一条直线上,用直线拟 合,让尽可能多的点处在直线上,不在直线 上的点应对称地分布在直线两侧。 如何根据速度时间图象( vt图象)求 小车的加速度和初速度？ 取任意两组数据求出v和t,然后代入 vt求解。 在vt图象上取一段时间t(尽量取大一 些),找出两个时刻对应的坐标值求出v,代 入vt求解 注意： (1)选择所打纸带中点迹最清晰的一条,舍弃 开头一些过于密集的点,找一个适当的点当作计 时起点。 (2)选
7、择相隔0.1s,即中间空四个点的时间间 隔的若干计数点进行测量,并把数据填入表格。 (3)计算各点的瞬时速度,填入自己设计的表 格中 （3 3）作出速度时间）作出速度时间 图像图像(v(vt t图像图像) ) (1)确定运动规律最好办法是作vt图像, 这样能更好地显现物体的运动规律。 (2)以时间t为横轴,速度v为纵轴,建立坐 标系,选择合适的标度,把表格中的各点在 速度时间坐标系中描出。注意观察和思 考你所描画的这些点的分布规律,你会发 现这些点大致落在同一条直线上,所以不 能用折线连接,而用一根直线连接,还要注 意连线两侧的点数要大致相同。 步 骤 (3)对于个别明显偏离绝大部分点所在直线
8、 的点,我们可以认为是测量误差过大、是测 量中出现差错所致,将它视为无效点,但是在 图像当中仍应该保留。 (4)根据所画的vt图像求加速度 从所画的图像中取两个点,找到它们的纵 、横坐标(t1,v1)、(t2,v2),然后代入公式 求得加速度a,也就是直线的斜率。 在平面直角坐标系中,直线的斜率： x y x1x2 y2 y1 0 用计算机绘制v-t图像步骤： (1)打开Excel工作簿可以看到行和列,行号用 1、2、3表示;列号用A、B、C表示。 (2)将自变量时间的数值从某一单元格开始输 入,在同一列中将其他时间值一一输入。 (3)在相邻的右侧一列中将速度值一一输入,注 意速度值要与时间值
9、相对应。也可以在同一行中 依次输入时间和速度,下一行中再次输入第二组时 间和速度,直至全部输入完毕。 小练习小练习 (4)用鼠标选中这些数据。再用鼠标左键单 击“图表向导”按钮,出现“图表类型”窗口, 选“散点图”,选“确定”按钮,弹出“图表标 题输入框”。 (5)输入相应的字符后选“下一步”按钮,直 到“完成”。出现由点组成的图表。 (6)用鼠标右键单击绘图区中任何一个数据 点,出现下拉式菜单,选“添加趋势线”,弹出添 加趋势线窗口,选择“线性”趋势; (7)打开该窗口的“选项”卡,对其中“显示 公式”左侧的小方格用鼠标左键单击出现“” 号后,按“确定”。 (8)图表框中出现一条直线,这就是
10、经过计算 机做最佳“拟合”后的v-t图象,并显示出一个表 明该图象的函数式。 1.学会用实验的方法探究小车的加速度 与时间的关系。明确实验的过程及实验中 的注意事项。 2.运用表格法和图像法处理实验的数据 ,并运用数据会求小车的加速度。 3.了解如何用Excel来绘制小车速度随 时间变化的运动规律的图像。 课 堂 小 结 cm AB CD E 7.5 27.6 60.3 105.6 1.在探究小车车速度随时间变时间变 化规规律的实验实验 中,得到一条记录记录 小车车运动动情况的纸带纸带 ,如图图所 示。图图中A、B、C、D、E为为相邻邻的计计数点,相邻邻 计计数点的时间间时间间 隔为为T0.1
11、s。 根据纸带纸带 上的数据,计计算B、C、D各点的数 据,填入表中。 在坐标纸标纸 上作出小车车的vt图图像。 课 堂 练 习 解析：由纸带表明的数据可以计算任意相邻位置 之间的位移,然后求纸带上各点的速度和加速度。 (1)由纸带的标注可以求出 位置编编号ABCDE 时间时间 t/s00.10.20.30.4 瞬时时速度 v/(ms1) 1.382.643.90 匀变速直线运动物体在一段时间内的平 均速度等于该时刻的瞬时速度,所以: (2)在图像上取合适的单位严格描点,这些 点大致分布在一直线上,不能位于直线上的点 要尽量对称分布于直线两侧,得到小车的vt 图像。 0.2 0 0.10.30
12、.4 1 2 3 4 0.5 t v 2.汽车沿平直公路行驶,小明坐在驾驶员旁 边注视速度计,并记下间隔相等的各时刻的速度 值,如下表所示： t/s0510 15 20 25 30 35 40 45 50 v/(km h-1) 20 30 40 50 50 50 50 35 2050 从表中数据得到汽车在各段时间内的特 点：在015s内,汽车的速度在变化,时间经过 每5s速度增大 10 km/h;在1530s内汽车速 度不变,速度大小为 50 km/h;在3545s内汽 车速度在变化,每5s速度减小 15 km/h。 请根据表格中的数据,画出对应的vt图 像。 如果认为在015s内速度变化是均匀的, 你能在图像中找出汽车在7.5s时的速度值 吗？ 答：能,35km/h 40 10302040 50 10 20 30 50 0 t/s v/(kmh-1) 1.解： (1)15,16,18,19,21,23,24; (2)图略 (3)可以认为是一条直线 2.解：A做匀速直线运动,速度是15m/s;B做初速 度为零,速度均为增加的加速直线运动,8s时速度 为14m/s;c做初速度为4m/s,速度均匀减小的减速 直线运动。6s时速度为0。 问题与练习 3.(1)图略 (2)剪下的纸条长度表示0.1s时间内位移的 大小,可近似认为速度 ,即纸条长度可以 认为表示速度。 4. 略
