人教版高中物理必修一2-1实验：探究小车速度随时间变化的规律
新人教版必修1高中物理2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律
(2)如图1所示是电火花计时器的示意图,其工作时的基 本步骤如下: A.当纸带完全通过电火花计时器后,及时关闭电火花计 时器 B.接通开关,听到放电声,拖动纸带运动 C.将纸带从墨粉纸盘下面穿过打点计时器 D.将电火花计时器插头插入相应的电源插座
上述步骤正确的顺序是______。(按顺序填写步骤编号 )
点所对应的速度、时间用公式a= 算出加速度
D.依次算出通过连续两计数点间的 v加速度,算出平均值
(2)测距离、填表格:依次测出01、02、03、04…的距 离x1、x、4…各点的瞬时速度分别为: v算(41=得)根2x 出T2 据、的表v各2格=点x中3的2的T x速1数度、据填v,3入分= x表析42中速T x 。度2 、随v时4= 间x5变2Tx化3 …的。规将律计。
(2)作v -t图像时单位选择不合适或作图不准确会带来 偶然误差,实验中应选取合适的坐标单位。
【思考·讨论】
怎样减小实验过程的误差? (科学思维) 提示:①点距合适:小车的加速度宜适当大些,可以减小 长度的测量误差,加速度大小以能在约50 cm的纸带上 清楚地取出6～7个计数点为宜。
②弄清间隔:要区别计时器打出的点与人为选取的计数 点,一般在纸带上每隔四个点取一个计数点,即时间间隔 为T=0.02×5 s=0.1 s。 ③仔细描点:描点时最好用坐标纸,在纵、横轴上选取合 适的单位。用细铅笔认真描点。
(3)打点计时器固定在斜面上某处,一小车拖着穿过打 点计时器的纸带从斜面上滑下,如图2甲所示。若工作 电源的频率为50 Hz,纸带上打点如图2乙所示,则打点 计时器打A点时小车的速度vA=____________m/s,若小 车做匀变速直线运动,该运动过程的加速度 a=__________m/s2。
高中物理必修一第二章第1节《实验：小车速度随时间的变化规律》
2 、在“探究小车速度随时间变化的规律”的实
验中，打点计时器使用的交变电源的频率为50 Hz，记录小车运动的一段纸带如图所示，在纸带
上选取A、B、C、D、E、F六个计数点，相邻两
计数点之间还有四个点未画出。
(1)由纸带提供的数据求出打下C、E两点时小车的速度，填入下表：
２．图像法
v/m•s-
(1)在坐标纸上建立直角坐标系，并描点； 1
(2)画一条直线，让这条直线通过尽可能 80
多的点，不在直线上的点均匀分布在直线 60
40
的两侧，偏差比较大的点忽略不计；
20
(3)观察所得到的直线，分析物体的速度
0ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
随时间的变化规律.
× ×
×
Δv = 0.675 m/s
×
×
Δt = 0.40 s
(1)该照相机连拍时，其拍摄周期为T＝________ s。 (2)图中从左向右玩具赛车在第二个位置的速度v2＝________ m/s，赛 车在第五个位置的速度v5＝________ m/s。 (3)该玩具赛车在连拍时间内的平均加速度a＝________ m/s2。
(1)每秒拍10张照片，则拍摄周期 T＝110 s＝0.1 s。
2、滑轮不能过高,细绳应与木板平行.
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， 计时器稳定工作后， 再放开小车， 当小车停止运动时及时断开电源。 5、要防止槽码落地， 防止小车跟滑轮相撞，当小车到达滑轮前及时用手按住它。 6、牵引小车的槽码个数要适当，以免加速度过大而使纸带上的点太少，或者加速度太 小而使各段位移无多 大差别，从而使误差增大，加速度的大小以能在 50 cm 长的纸 带上清楚地取得 6 、7 个计数点为宜。 7、要区别计时器打出的点与人为选取的计数点，一般在纸带上每隔四个点取一个计数 点，即时间间隔为 T=0.02×5 s=0. 1 s 。 8、不要分段测量各段位移，应尽可能地一次测量完毕(可先统一量出各计数点到计时 起点 O 之间的距离)。读数时应估读到毫米的下一位。 9、描点时最好用坐标纸， 在横、纵坐标轴上选取合适的单位， 用细铅笔认真描点。
人教版(2019)高中物理必修第一册2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律教学设计
2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律教材分析：《实验：探究小车的运动规律》是《普通高中物理课程标准（2017年版）》必修课程必修1模块中“机械运动与物理模型”主题下的内容，课程标准要求为：通过实验，探究匀变速直线运动的特点，用打点计时器、频闪照相或其他实验工具研究匀变速直线运动的规律。
本节课为探究实验，要求学生通过研究小车在重物牵引下速度随时间变化的规律，经历科学探究的活动，学会实验数据的处理方法。
本节课的核心是通过小车在槽码牵引下运动的探究实验，进一步掌握打点计时器的使用方法和利用打点计时器研究物体运动的方法，最终得出小车速度随时间变化的规律。
在此后的学习中经常用该方法探究物体运动的规律，因此本节课有着重要的地位。
学情分析：学生在第一章已经学过打点计时器的使用，有了使用基础，获取数据作速度-时间图像在第一章中也有涉及，所以学生对实验操作并不陌生，重要是让学生经历过程，学会用图像处理实验数据的科学方法，得到匀变速直线运动的速度与时间的关系，为第二节学习匀变速直线运动的速度与时间的关系打下实验基础。
教学目标：1.学生经历实验探究过程，熟练掌握打点计时器的使用方法。
2.学生处理实验数据，掌握纸带上各计数点瞬时速度的计算方法，培养学生严谨认真的科学态度。
3.学生分析速度-时间图像，得出小车在重物牵引下运动的实验规律，培养学生对科学探究过程和结果进行交流、评估和反思的能力。
教学重点：计数点速度的计算、利用作图法、拟合图线描述物体运动的规律教学难点：分析v-t图像得出小车的运动规律教学方法：实验探究、讲授法、启发式教学教学过程：一、导入新课(课件展示)在自然界里，雨点下落、鸽子飞翔、猎豹捕食、蜗牛爬行、蚂蚁搬家……这些运动中都有速度的变化。
物体的速度变化存在规律吗？怎样探索复杂运动中蕴含的规律呢？学生活动：观看课件，思考并作简要回答。
师（总结）：要想探究一个物体速度随时间变化的规律，必须知道物体在一系列不同时刻的速度。
人教版高中物理必修一2.1实验探究小车速度随时间变化的规律课件17张PPT
• 6.图像纵截距是初速度,交点表示等速.
课堂检测
• 1．关于“探究小车速度随时间变化的规律”的 实验操作,下列说法中错误的是（ B ） 答案 • A．长木板不能侧向倾斜,但可一端高一端低 • B．在释放小车前,小车应靠近滑轮处 • C．应先接通电源,待打点计时器开始打点后再 释放小车 • D．要在小车到达定滑轮前使小车停止运动
钩码
• D.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
• 将以上步骤完善_A_中___应__先__通__电__,_再__放__纸__带__. • __D__中__取__下__纸___带__前__应__先__断__开___电__源. • __补___充__步__骤__F_：___换__上__新__纸__带__,_重__复__2_次_____. • 写出合理的步骤顺序___B__E_C__A_D__F__.
• 2．（实验数据处理）某校物理探究实验小 组，使用50 Hz交流电利用打点计时器打出 的一条纸带如图所示．A、B、C、D、E为纸 带上所选的计数点．每相邻的两个计数点 之间有四个小点未画出，则：
• （1）计数点间的时间间隔为___0._10___s； • （2）根据纸带上所测得的数据，打点计 时器打下C点时小车的瞬时速度vC＝__0_.3_4_m/s.
大小,如v－t图象是一条倾斜的直线,说明物体 做匀变速直线运动．
核心突破
• 例1．用打点计时器研究物体在空中竖直下 落的运动,得到如图所示的一段纸带．测得 AB＝7.65 cm,BC＝9.17 cm.已知交流电频率 是50 Hz,则打B点时物体的瞬时速度为 ___2_.1_0___ m/s.
vBxAB2TxBC7.62 c52m 09..01s2c7m=2.10m/s
高中物理人教版必修1课件：2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律
填入自制表格中。
7.利用实验原理中提示的方法,计算出各计数点的瞬时速度,把计
算结果记录在自制表格中。
温馨提示小车所挂钩码的个数既不能太多也不能太少,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无多大
差别,从而使误差增大。加速度的大小以能在50 cm长的纸带上清
都不能在他的身上培养出好的品质。可是只有在集体和教师首先看到儿童优点的那些地方，儿童才会产生上进心。下午3时24分
45秒下午3时24分15:24:4521.11.22
一
二
三
四
x4-x1=(x4-x3)+(x3-x 2)+(x2-x1)=3at2,写成 x 4-x1=3a 1t2,同理 x 5x2=3a2t ,x 6-x3=3a3t ,故 a1=
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
一
二
三
四
一、实验目的
1.会运用已学知识处理纸带,求各点的瞬时速度。
2.巧用v-t图象处理数据,观察规律。
3.掌握画图象的一般方法,并能用简洁的语言进行阐述。
一
二
三
四
二、实验器材
小车,细绳,钩码,一端附有定滑轮的长木板,打点计时器,低压交流
在计算过程中被抵消了,所以丢失了多个数据,并失去了正负偶然误
差相互抵消的作用,算出的 a 值误差较大。这种方法不可取。
•
•
•
•
•
•
•
Z 知识梳理
Z 重难聚焦
D典例透析
HISHI SHULI
最新人教版高中物理必修第一册第二章 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
4.换上新纸带,重复操作两次。
？
四、数据处理
1.挑选纸带并测量
在打出的纸带中选择一条点迹最清晰的。为了便于测量,舍
掉开头一些过于密集的点迹,找一个适当的点当作计时起点
(0点),每5个点(相隔0.1 s)取一个计数点进行测量,如图所示。
(相邻两点间还有4个点未画出,电源频率为50 Hz)
时应根据纸带上所打计时点的多少,以能在纸带上取6~7个计
数点为原则来选,不一定是每隔四个点选一个,B错误;对刻度
尺读数时应该估读,所以C正确;用v-t图线处理数据时应让图
线经过尽量多的点,但偏离较大的点误差较大,应不予考虑,故
D错误。
？
4.(数据处理)在探究小车速度随时间变化的规律的实验中,打
点计时器使用的交变电流的频率为50 Hz,记录小车运动的纸
变化的规律的实验,下列说法正确的是(
)
A.打点计时器应固定在长木板上,且靠近滑轮一端
B.开始实验时小车应靠近打点计时器一端
C.应先接通电源,待打点稳定后再释放小车
D.牵引小车的钩码个数越多越好
？
答案:BC
解析:打点计时器应固定在长木板上没有滑轮的一端,选项A
错误;小车开始时靠近打点计时器是为了使小车的运动距离
使滑轮伸出桌面,打点计时器固定在长木板没有滑轮的一端,
连接好电路。
？
2.把一条细绳拴在小车上,使细绳跨过滑轮,下面挂上适当的
钩码,把纸带穿过打点计时器,并把纸带的一端连在小车的后
面。
3.把小车停在靠近打点计时器的位置,先接通电源,后释放小
车(填“接通电源”或“释放小车”),让小车拖着纸带运动,打点
高中物理必修一21实验探究小车速度随时间变化规律
高中物理必修一：2.1实验：探究小车速度随时间变化规律2.1实验：探究小车速度随时间变化规律 一.实验目的：用打点计时器探究小车速度随时间变化的规律二.实验原理1．打点计时器(1)沿直线运动的物体在连续相等时间间隔的不同时刻的速度分别为v 1、v 2、v 3、v 4…，若v 2－v 1＝v 3－v 2＝v 4－v 3＝…，则说明物体在相等时间内速度的增量相等，由此说明物体在做匀变速直线运动，即a ＝＝＝＝….(2)沿直线运动的物体在连续相等时间内的位移分别为x 1、x 2、x 3、x 4、…，若Δx ＝x2－x 1＝x 3－x 2＝x 4－x 3＝…，则说明物体在做匀变速直线运动，且Δx ＝aT 2.3．速度、加速度的求解方法“逐差法”求加速度即a1＝，a2＝，a3＝，然后取平均值，即＝，这样使所给数据全部得到利用，以提高准确度“图象法”求加速度即由“平均速度法”求出多个点的速度，画出v-t图象，直线的斜率即表示加速度三.实验器材电火花计时器(或电磁打点计时器)，一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸片．四.实验步骤1．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，细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面，调节滑轮的高度，使细绳与长木板平行．实验装置见下图，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行．3．把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，后放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，换上新纸带，重复三次．4．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，以后依次每五个点取一个计数点，确定好计数始点，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0 1 2 3 4 5时间t/s 0x/m 0v/(m·s－1)5.计算出相邻的计数点之间的距离Δx1、Δx2、Δx3、….6．利用一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度求得各计数点1、2、3、4、5的瞬时速度，填入上面的表格中．7．增减所挂钩码数，再做两次实验．[数据处理及实验结论]1．由实验数据得出v-t图象(1)根据表格中的v、t数据，在平面直角坐标系中仔细描点，如图所示，对于每次实验，描出的几个点都大致落在一条直线上．(2)作一条直线，使同一次实验得到的各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的点，应均匀分布在直线的两侧，这条直线就是本次实验的vt图象，它是一条倾斜的直线．2．由实验得出的vt图象进一步得出小车运动的速度随时间变化的规律．有两条途径进行分析：(1)小车运动的v-t图象是一条倾斜的直线，如图所示，当时间增加相同的值Δt，速度也会增加相同的值Δv，由此得出结论：小车的速度随时间均匀变化．(2)既然小车的v-t图象是一条倾斜的直线，那么v随t变化的函数关系式为v＝kt＋b，所以小车的速度随时间均匀变化．[误差分析]1．根据纸带测量的位移有误差．2．电源频率不稳定，造成相邻两点的时间间隔不完全相等．3．纸带运动时打点不稳定引起测量误差．4．用作图法，作出的vt图象并不是一条直线．5．木板的粗糙程度并非完全相同，这样测量得到的加速度只能是所测量段的平均加速度．[注意事项]平行纸带、细绳要和长木板平行靠近释放小车前，应使小车停在靠近打点计时器的位置一先一后实验时应先接通电源，后释放小车；实验后先断开电源，后取下纸带防止碰撞在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止钩码落地，小车与滑轮碰撞减小误差小车另一端挂的钩码个数要适当，避免速度过大而使纸带上打的点太少，或者速度太小，使纸带上打的点过于密集纸带选取选择一条点迹清晰的纸带，舍弃点迹密集部分，适当选取计数点准确作图在坐标纸上，纵、横轴选取合适的单位，仔细描点连线，不能连成折线，应作一条直线，让各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的各点应均匀分布在直线的两侧[典例]某同学利用打点计时器测量小车做匀变速直线运动的加速度．(1)电磁打点计时器是一种使用________(选填“交流”或“直流”)电源的计时仪器，它的工作电压是4～6V，当电源的频率为50 Hz时，它每隔________s打一次点．(2)使用打点计时器时，接通电源与让纸带随小车开始运动，这两个操作过程的操作顺序应该是()A．先接通电源，后释放纸带B．先释放纸带，后接通电源C．释放纸带的同时接通电源D．哪个先，哪个后都可以(3)实验中该同学从打出的若干纸带中选取一条纸带，如图所示，纸带上按时间顺序取A、B、C、D四个计数点，每两个点之间还有四个点未画出，用尺子测得相邻各点间的距离为x1＝3.62 cm，x2＝4.75 cm，x3＝5.88 cm.根据纸带数据可以判断小车在做匀加速直线运动，理由是_________________________.(请用文字描述)；在计数点C所代表的时刻，纸带运动的瞬时速度是______m/s，小车的加速度是________m/s2.(小数点后保留两位数字)。
2-1实验：探究小车速度随时间变化的规律(教学课件)—高中物理人教版(2019)必修第一册
v-t图像 是一条 倾斜的
直线
0
t/s
匀减速直线运动
本课总结
匀变速直线运动： 加速度恒定不变（大小、方向都不变）的变速直线运动
匀变速直线运动可分为两类： a、匀加速直线运动；b、匀减速直线运动
匀变速直线运动的速度特点 Ⅰ.相等时间内速度的变化相等 Ⅱ.加速度恒定不变
匀变速直线运动的位移特点 在任意两个连续相等的时间内的位移之差是相等的。
数据处理
如何处理计算出来的数据？ １．列表法
t/s
0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50
v/（m ·s-1）
0.26 0.43 0.60 0.77 0.94
数据处理
２．图像法
(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，不在直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.
2.把小车停在靠近打点计时器的位置.先启动打点计时器，后放开小车，让小车拖着 纸带运动。随后，立即关闭电源. 3.换上新纸带，并增减所挂槽码(或在小车上放置重物)重新操作两次.
4.为了便于测量，舍弃开头一些密集的点，从一个适当的点开始作为计数 0点，之 后每隔 0.1s （或更短）取一个计数点进行测量，记入自己设计的表格.
2.利用判定式判断，如果相邻等时间间隔位移差近似相等，说明小车做匀加速直线 运动
【展、评】 二、小车如果做匀加速直线运动，如何利用数据求解其加速度？ 1.根据加速度的定义式求解 2.利用v-t图像的斜率求解加速度 3.利用多次实验数据，使用等时间的位移差公式计算加速度
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（精心整理，诚意制作）
第二章匀变速直线运动的研究
1．关于用打点计时器探究小车速度随时间变化规律的实验，下列说法中正确的是
( )．
A．打点计时器应固定在长木板上，且靠近滑轮一端
B．开始实验时小车应靠近打点计时器一端
C．应先接通电源，待打点稳定后再释放小车
D．牵引小车的钩码个数越多越好
2．关于纸带上打点间隔的分析，下列说法正确的是
( )．
A．沿着点迹运动的方向看去，点间距离越来越小，说明纸带在做加速运动B．沿着点迹运动的方向看去，点间距离越来越小，说明纸带在做减速运动C．纸带上点间间隔相等，表示纸带是匀速运动的
D．纸带上点间间隔相等，表示纸带是变速运动的
3．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，下述测量每相邻两计数点间距离的方法正确的是
( )．
A．当某两个计数点间的距离较大时，可以用短尺把它分段来测量
B．当某两个计数点间的距离较小时，可以用短尺一次把它测完
C．测量每两个相邻计数点间的距离，应该用带着毫米刻度的长尺的零刻度对
准起点，读出各计数点对应的刻度值，然后逐一相减，得到每两个计数点间距离的数值
D．分别逐个测出每两个计数点间的距离，这样便于记录
4．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，关于计数点间时间间隔的下列说法中正确的是
( )．
A．每隔四个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.10 s
B．每隔四个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.08 s
C．每隔五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.10 s
D．每隔五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.08 s
E．每五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.10 s
5．如图2－1－6所示是用电磁打点计时器测定匀加速直线运动的加速度时得到的一条纸带，测量出AB＝1.2 cm，AC＝3.6 cm，AD＝7.2
cm，计数点A、B、C、D中，每相邻两个计数点之间有四个点未画出，以下说法正确的是( )．
图2－1－6
A．电磁打点计时器是只能记录时间而不能记录位移的仪器
B．若电源频率f＝50 Hz，则每相邻的两个计数点之间的时间间隔为0.1 s C．打B点时运动物体的速度v B＝0.20 m/s
D．本实验也可以采用电火花计时器
6．一电火花打点计时器固定在斜面上某处，一小车拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下如图2－1－7甲所示．
图2－1－7
(1)电火花打点计时器使用________电源(填“直流”或“交流”)，工作电压
________ V.
(2)打点计时器打A点时小车的速度v A＝________ m/s.
7．在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验时，如图2－1－8是某次实验的纸带，舍去前面比较密的点，从0点开始，每5个连续点取1个计数点，
标以1、2、3……那么相邻两个计数点之间的时间为________
s，各计数点与0计数点之间的距离依次为x1＝3 cm、x2＝7.5 cm、x3＝13.5 cm，则物体通过1计数点的速度v1＝________
m/s，通过2计数点的速度v2＝________ m/s，运动的加速度为________ m/s2.
图2－1－8
8．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，用打点周期为0.02 s的计时器记录小车做匀变速直线运动的纸带如图2－1－9所示，在纸带上选择0、1、2、3、4、5共6个计数点，相邻两计数点之间还有四个点未画出，纸带旁并排放着带有最小分度为毫米的刻度尺，零刻度线跟“0”计数点对齐．由图可以读出三个计数点1、3、5跟0点的距离d1、d2、d3.
图2－1－9
(1)读出距离：d1＝1.20 cm，d2＝____________ cm，d3＝________ cm；
(2)计算小车通过计数点“2”的瞬时速度大小v2＝______
m/s；(结果保留两位有效数字)；
(3)小车的加速度大小a＝________ m/s2.(结果保留两位有效数字)
9．一小球在桌面上从静止开始做加速运动，现用高速摄影机在同一底片上多次曝光，记录下小球每次曝光的位置，并将小球的位置编号．如图2－1－10所示，1位置恰为小球刚开始运动的瞬间，作为零时刻．摄影机连续两次曝光的时间间隔均为0.5
s，小球从1位置到6位置的运动过程中经过各位置的速度分别为v1＝0，v2＝0 .06 m/s，v3＝________ m/s，v4＝0.18 m/s，v5＝________
m/s.在坐标图2－1－11中作出小球的速度－时间图象(保留描点痕迹)．
图2－1－10
图2－1－11
10．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，打点计时器使用的交流电源的频率为50
Hz，记录小车运动的一段纸带如图2－1－12所示，在纸带上选择A、B、C、
D、E、F六个计数点，相邻两计数点之间还有四个点未画出．
(1)由纸带提供的数据求出打下点C、E时小车的速度，填入下表：
计数点序号 B C D E
对应的时刻t/s00.10.20.3
小车的速度v/(m·s－1)0.250.45
图2－1－12
(2)根据表中的数据，在图2－1－13中作出小车运动的v－t图象：
图2－1－13
(3)根据作出的v－t图线可得小车运动的加速度为________ m/s2.。