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

第二章 匀变速直线运动的研究 2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律 一.认识两种打点计时器 一：打点计时器分类及构造 ： 1.电磁打点计时器： 线圈 振片 振针 永久磁铁 复写纸 限位孔 4--6v 交流电 50 赫兹 每隔0.02s打一个点 2.电火花打点计时器： 开关 限位孔 墨粉纸盘 220v交流电 50 赫兹，每隔0.02s打一个点 作用： 记录一定时间内位移的仪器 开关 正负脉冲输入插座 墨粉纸盘 限位孔 一、实验目的 1.练习使用打点计时器，通过打出的纸带测量瞬时速度。 2.通过实验获取数据，利用图像处理实验数据。 3.通过数据分析得出小车速度随时间变化的规律。 二、实验设计 1.实验方案：把一端带有滑轮的长木板水平放在实验桌上，木板上放一小车，小车一端连接穿过打点计时器的纸带，另一端连接绕过滑轮系有槽码的细绳。小车在槽码的牵引下运动，通过研究纸带上的信息，探究小车的速度随时间的变化规律。 二、实验思路 打点计时器可以测量什么物理量？ 时间,并记录小车运动时的打在纸袋上的点记 可以求两点间的平均速度 某一点的瞬时速度 位移（用刻度尺测量） 通过打点计时器打出的纸带可以间接求什么物理量？ ⑴ 安装实验器材，将木板放在桌面上，使有滑轮的一端伸出桌面，把打点计时器固定在没有滑轮的一端，连接好电路 ⑵将纸带固定在小车的后面，穿过打点计时器的限位孔并压在复写纸下面； ⑶将细绳一端拴在小车上，并跨过定滑轮另一端吊着合适的挂钩码。 ⑷先接通电源，然后放开小车，让小车拉着纸带运动，打完后立即关闭电源。 (5)更换纸带，重复操作两次。 三、实验步骤 6、进行实验（视频） 小窗口播放 位置 0 1 2 3 4 5 时间t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 v1/m·s-1 v2/m·s-1 增减所挂钩码，再做两次实验填入下表，处理纸带。 四.数据处理 方法一：列表法 　　选择一条较理想的纸带，用平均速度代替瞬时速度的方法得到各计数点的瞬时速度。 0 1 2 3 Δx0 Δx1 Δx2 Δx3 位置 0 1 2 3 4 5 时间/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 v1/ms-1 v2/ms-1 数据分析 根据表格中的数据分析小车速度随时间变化的定量关系，判断小车的速度随时间的变化关系 位置 0 1 2 3 4 5 时间/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 v1/ms-1 v2/ms-1 0　0.1　0.2　0.3　0.4　0.5 0.6 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 t/s v/(m·s-1) 位置 0 1 2 3 4 5 6 时间t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 v/（m·s-1） ／ 0.44 0.61 0.73 0.89 1.02 1.18 根据实验测的数据，画出对应的v-t图像。 描点时要力求准确，点不要描得过于粗大。 请观察，这些点的分布有什么规律？ 用平滑的线将这些点拟合起来 方法二 作图法 t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.2 1.0 0.8 0.6 0.4 v/(m·s-1) Δv Δt A B 结论：小车 v-t 图线是一条倾斜的直线，小车的速度随时间增加 五、实验结论 根据上一章所学v-t图像，斜率代表加速度，可求出小车运动的加速度 [牛刀小试1] 某同学利用图（a）所示的实验装置探究物块速度随时间的变化。物块放在桌面上，细绳的一端与物块相连，另一端跨过滑轮挂上钩码。打点计时器固定在桌面左端，所用交流电源频率为50 Hz。纸带穿过打点计时器连接在物块上。启动打点计时器，释放物块，物块在钩码的作用下拖着纸带运动。打点计时器打出的纸带如图（b）所示（图中相邻两点间有4个点未画出）。 根据实验数据分析，回答下列问题： （1）在打点计时器打出B点时，物块的速度大小为　　　　m/s。在打出D点时，物块的速度大小为　　　　m/s；（保留2位有效数字） （2）物块的加速度大小为　　　　m/s2。（保留2位有效数字） 解析　（1）根据纸带上某点的瞬时速度等于一小段时间内的平均速度，所以 答案　（1）0.56　0.96　（2）2.0 [牛刀小2] 在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图所示，给出了从0点开始，每5个点取一个计数点的纸带，其中0、1、2、3、4、5、6都为计数点，测得：x1=1.40cm，x2=1.90cm，x3=2.38cm，x4=2.88cm，x5=3.39cm，x6=3.87cm。那么： (1)在打点计时器打出点1、2、3、4、5时，小车的速度分别为： v1＝______cm/s，v2＝