1.2.1 实验探究小车速度随时间变化的规律（课件+word）-【创新设计】2019版同步课堂讲义物理（人教版必修1）9省专用

1.2　匀变速直线运动的研究 1.2.1　实验：探究小车速度随时间变化的规律 一、实验目的 1.了解打点计时器的结构、原理及使用方法。 2.学会用打点计时器测量物体的瞬时速度。 3.能利用vt图象分析实验数据，描述物体的运动。 二、实验原理 1.两种打点计时器的比较 电磁打点计时器 电火花计时器 结构 示意图 打点 原理 电磁作用下振针上下周期性振动打点 脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴放电打点 工作 电压 6 V以下交流电源 220 V交流电源 打点 周期 0.02 s 0.02 s 阻力 来源 纸带与限位孔、复写纸的摩擦，纸带与振针的摩擦 纸带与限位孔、墨粉纸盘的摩擦，比前者小 功能 功能相同，都是计时仪器 2.测平均速度、瞬时速度的原理 用跟运动物体连在一起的纸带上打出的点记录物体的位置，用刻度尺测出两个计数点间的位移Δx。打两个点的时间间隔为Δt，则为t时刻的瞬时速度。 ，当Δt很短时，认为＝ 3.根据vt图象判断运动性质：用描点法可作出小车的vt图象，根据图象的形状可判断小车的运动性质。 4.加速度的计算：利用vt图象的斜率求出小车的加速度。 三、实验器材 电磁打点计时器(或电火花计时器)、复写纸、导线、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、交流电源、坐标纸。 四、实验步骤 1.如图1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。 图1 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，关闭电源。 4.换上新的纸带，重复实验两次。 5.增减所挂钩码的个数，按以上步骤再做两次实验。 五、数据处理 1.瞬时速度的计算 (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…如图2所示。 图2 (2)依次测出01、02、03、04…的距离x1、x2、x3、x4…，填入表中。 位置 1 2 3 4 5 6 长度 x1 x2 x3 x4 x5 x6 各段长度 0～2 1～3 2～4 3～5 4～6 0～2 时间间隔 v/(m·s－1) (3)1、2、3、4…各点的瞬时速度分别为：v1＝…。将计算得出的各点的速度填入表中。 、v4＝、v3＝、v2＝ (4)根据表格中的数据，分析速度随时间变化的规律。 2.作出小车运动的vt图象 (1)定标度、描点：坐标轴的标度选取要合理，应使图象大致分布在坐标平面中央。描点时要用平行于两坐标轴的虚线标明该点的位置坐标。(所描的点一般用“·”标明) (2)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3所示。 图3 (3)观察所得到的直线，分析物体的速度随时间的变化规律。 3.求解加速度 根据所画vt图象的斜率，求出小车运动的加速度a＝。 六、误差分析 产生原因 减小方法 偶然 误差 根据纸带测量的位移有误差 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 误差 作vt图象不准确有误差 实验中作图时应选取合适的坐标单位 木板的粗糙程度不完全相同 尽量选粗糙程度均匀的木板 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，应立即断开电源。 (4)要防止钩码落地，避免小车跟滑轮相碰，在小车到达滑轮前及时用手按住。 (5)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，误差增大。 (6)要区分打点计时器打出的计时点和人为选取的计数点，一般在纸带上每隔四个计时点取一个计数点，即时间间隔t＝0.1 s。 (7)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。 　实验原理和实验操作 [试题案例] [例1] (2018·徐州高一检测)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。(打点计时器的打点周期为0.02 s) A.在电磁打点计时器的两接线柱