2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律—【新教材】人教版（2019）高中物理必修第一册课件+素材

实验：探究小车速度随时间变化的规律 2.1 高中物理必修第一册 1 情境探究 速度是描述物体运动快慢的物理量，用它可以描述物体的具体运动情况。我们可以通过机动车的速度计得知机动车某时刻的速度大小。 小明同学利用课余时间自己想办法探究物体的运动规律。他利用频闪相机在公路旁拍摄了摩托车运动的情景，他拍摄的照片如图所示： 你能根据照片分析出摩托车的运动情况么？你分析的依据是什么？ 能。由于频闪相机相邻两次曝光时间相等，所以可以根据图像间距变化分析摩托车的运动情况。 2 实验原理 利用纸带计算瞬时速度 以纸带上某点为中间时刻点取一小段位移，用这段位移的 表示这点的瞬时速度。 平均速度 以速度v为 、时间t为 建立直角坐标系，用描点法画出小车的v-t图象，图线的 表示加速度，如果v-t图象是一条倾斜的直线，说明小车的速度是 的。 纵轴 t/s 5 10 15 20 25 0 20 40 60 80 v/m•s-1 横轴 用v-t图象表示小车的运动情况 斜率 均匀变化 3 实验器材 打点计时器 一端固定有定滑轮的长铝板 小车 纸带 细绳 槽码 毫米刻度尺 交流电源 长铝板 槽码 4 实验步骤 1.如图所示，把附有滑轮的长铝板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长铝板上没有滑轮的一端，连接电路。 注意事项： 固定打点计时器时，应使它的两个限位孔对准长铝板纵向中轴线，以减小摩擦力带来的误差。 2.把细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适的槽码。把纸带穿过打点计时器的限位孔，并把纸带的一端固定在小车的后面。 注意事项： 细绳下所挂槽码质量要适当，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。加速度的大小以能在50cm长的纸带上清楚地取得六七个计数点为宜。 5 实验步骤 3.把小车停靠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行小点，随后立即关闭电源。 注意事项： 要防止槽码落地和小车跟滑轮相撞，当小车到达滑轮前及时用手按住它。 4.增减所挂的槽码（或在小车上放置重物），更换纸带，再做两次实验。 6 数据处理 1.选取纸带：从几条纸带中选取一条点迹清晰的纸带，为便于测量，适当舍弃打点密集部分，选取点迹清晰距离适当的点作为计数起点，一般每五个点取一个计数点，则相邻计数点间的时间间隔T=0.10s。 2.采集数据：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的距离、 、 、 、 ，再计算出相邻两个计数点间的距离。， 、 …… 注意事项： 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数起点之间的距离）。读数时应估读到毫米得下一位。 3.计算、记录瞬时速度：用各段位移的平均速度代替中间时刻计数点的瞬时速度，计算各点速度，设计表格并记录。 7 数据处理 4.作v-t图： 建立直角坐标系，横轴表示时间，纵轴表示速度 分别选取适当的标度，使图像尽量分布在一个较大的平面坐标内 根据表格中的数据在坐标系中描点。 用一条平滑的曲线（或直线）“拟合”这些点 让这条直线通过尽可能多的点 不在线上的点均匀分布在线的两侧 偏差较大的点忽略不计 位置 0 1 2 3 4 5 时刻t/s 速度v/(m/s) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.365 0.495 0.650 0.79 0.1 0.2 0.3 0.4 0.2 0.4 0.6 0.8 0.5 1.0 X X X X 5.求加速度：尽量选取较远的两个点。 8 数据处理 9 数据处理 10 数据处理 在做“探究小车速度随时间变化”的实验中 (1)下列仪器需要用到的有（ ） AB (2)某同学进行了以下实验操作步骤，其中有误的步骤是（ ） A.将电火花打点计时器固定在长木板的一-端，并接在220V交流电源上 B.将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔 C.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码 D.拉住纸带，将小车移到靠近打点计时器的一端后，放开纸带，再接通电源 D 11 数据处理 (3)在实验中得到一条如图所示的纸带，已知电源频率为50 Hz相邻计数点间的时间间隔为0.1s，测量出x5=4.44cm、x6=4.78cm， 则打下“F”点时小车的瞬时速度v=（ ）m/s; 0.46 (4)若实验时电源频率大于50 Hz，则打下“F”点时小车的实际速度（ ） 测量速度（填“大于”、“小于”或“等于”）。 大于 12 数据处理 在“探究小车速度随时间变化的