人教版 (2019)必修 第一册1 实验：探究小车速度随时间变化的规律课前预习课件ppt

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1　实验:探究小车速度随时间变化的规律
一、实验思路要研究小车在重物牵引下速度随时间变化的规律,你认为如何设计此实验?需要测量哪些物理量?选用什么实验器材?
答案:要研究小车在重物牵引下速度随时间变化的规律,就要想办法测量小车在不同时刻的瞬时速度,而打点计时器具有此功能.可设计如图所示的实验装置图.
打点计时器打出的纸带能记录运动物体在不同时刻的位置,然后求出纸带上某些点的瞬时速度,再用描点法画出小车的v-t图像,图线就可反映出小车速度随时间变化的规律.实验所用器材有打点计时器、电源、纸带、一端带有滑轮的长铝板、小车、细绳、槽码、刻度尺、坐标纸等.
二、进行实验1.如图所示,把一端附有滑轮的长铝板平放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面,把打点计时器固定在长铝板上没有滑轮的一端,连接好电路.
2.将一条细绳拴在小车上,将细绳跨过滑轮,下边挂上适当的槽码,使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,先接通电源,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,随后立即关闭电源.4.换上新的纸带,重复实验两次.5.增减所挂槽码(或在小车上放置重物),更换纸带,按以上步骤再做两次实验.
三、数据记录1.从几条纸带中选择一条比较理想的纸带,舍掉开头一些比较密集的点,在后面便于测量的地方找一个点作为计时起点,标上“0”,以后依次每五个点取一个计数点,并标明1、2、3、4、…….2.利用某点的瞬时速度等于以它为中间时刻的一小段时间内的平均速度,求得各计数点1、2、3、4、……的瞬时速度,填入表格中标有“v1”的一行.
3.计算增减槽码后两次实验的速度,分别填入表中标有“v2”和“v3”的两行内.
四、数据分析1.在坐标纸上建立直角坐标系,横轴表示时间t,纵轴表示速度v,并根据表格中的数据在坐标系中描点作出v-t图像.2.用图像法处理数据时要注意:(1)坐标轴的单位长度选取要合理,应使图像大致布满坐标纸.(2)用一条平滑的曲线或直线“拟合”这些点,并使难以落在线上的点大致均匀地分布在图线两侧,如图所示.
五、实验结论通过探究,小车的运动规律是怎样的?
答案:在拉力作用下,小车的速度随着时间均匀增大.如果没有实验误差,小车的速度v和时间t满足线性关系.
3.观察得到的v-t图像,小车的速度和时间之间有怎样的关系?怎样求出小车的加速度?
六、注意事项1.打点计时器纸带限位孔要与长铝板的中心线对齐后再固定在长铝板上,使纸带、小车、细绳和定滑轮在一条直线上.2.牵引小车的槽码质量在25~100 g为宜.若无槽码,也可以用沙子和小桶代替槽码,还可以用带盖小塑料瓶代替小桶.3.开始释放小车时,应使小车靠近打点计时器.4.先接通电源,待打点计时器工作稳定后,再释放小车,当小车停止运动时及时断开电源.
5.测量长度时要用长刻度尺对齐各计数点,在不移动刻度尺的前提下,读出各计数点对应的刻度值,然后求得各相邻计数点间的长度值,避免测量误差的积累.6.在坐标纸上画v-t图像时,坐标轴单位长度的选取要合理,使图像分布在坐标平面的大部分面积上.7.画v-t图像时,用一条平滑曲线(或直线)来“拟合”坐标系上所描出的点.当曲线不能通过所有点时,应使点均匀分布在曲线两侧,偏离线较远的点可舍去.
命题角度1　巩固强化——应该怎么做
【典例1】在探究小车速度随时间变化的规律的实验中:(1)除打点计时器、小车、一端附有滑轮的长铝板、细绳、槽码、导线及开关外,在下面的器材中,必须使用的有　　　　(填选项代号). A.交变电源B.电压可调的直流电源C.刻度尺D.停表E.天平
(2)实验过程中,下列做法正确的是　　　　(填选项代号). A.先接通电源,再使纸带运动B.先使纸带运动,再接通电源C.将接好纸带的小车停在靠近滑轮处D.将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处(3)下图为记录小车运动情况的一条纸带,图中A、B、C、D、E为相邻的计数点,相邻计数点间的时间间隔T=0.1 s.
①计算B、C、D各点的瞬时速度,vB=　 　m/s,vC=　 　m/s,vD=　　 m/s. ②在下图所示坐标系中作出小车的v-t图像,并根据图像求出a=　　　m/s2. 
解析: (1)实验使用的电源必须是交变电源,选项A正确,选项B错误;实验中需要测量纸带上点迹之间的距离,所以必须要有刻度尺,选项C正确;打点计时器每隔一定时间间隔打一次点,本身就是计时的仪器,不需要停表,选项D错误;在利用纸带求解速度与加速度的过程中,物体的质量不需要知道,不使用天平,选项E错误.(2)使用打点计时器时,应先给打点计时器通电打点,然后释放小车让纸带随小车开始运动,这样才能充分利用纸带,选项A正确,选项B错误;在实验时要将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处,这样可以在纸带上打出较多的点,选项C错误,选项D正确.
答案:(1)AC (2)AD (3)①1.38　2.64　3.90②见解析图.　12.6
命题角度2　拓展迁移——还能怎么做
1.用橡皮条弹力作用下小车的运动小 车在重物牵引下的运动,橡皮条形变量的变化能使小车的加速度发生变化.2.使用剪断的纸带拼图替代v-t图像,形象、直接.
【典例2】为了探究在橡皮条弹力作用下小车的运动,某同学设计了图甲所示的实验.由静止释放小车,小车在处于伸长状态的橡皮条弹力的作用下向左运动.打点计时器打下的纸带如图乙所示,计时点0为打下的第一个点,该同学在测出计时点2、3、4到计时点0的距离x1、x2、x3后,将纸带由图示位置
剪断,将每段纸带的下端对齐,依次并排粘贴在直角坐标系中,用平滑曲线连接各段纸带上端的中点,如图丙所示,对该实验结果的研究可知:
(1)在有橡皮条弹力作用时,小车做加速度　　　的直线运动.A.不断减小　　　　　 B.不断增大C.先增大后减小D.先减小后增大(2)设打点周期为T,则由纸带测量数据可估算小车的最大速度vmax=　　　　.