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(共16张PPT)

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 小车的速度是怎样随时间变化的？ 要探究小车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。 直接测量瞬时速度是比较困难的，本实验中我们用打点计时器先记录物体不同时刻的位置，再对纸带进行分析计算得到各个时刻的速度。 一、实验思路 * 二、进行实验 实验目的：探究小车速度随时间的变化的规律。 实验原理：把纸带跟运动的物体连接在一起，并穿过打点计时器。这样纸带上的点不但记录了物体运动的时间，而且相应地表示运动物体在不同时刻的位置，研究这些点的情况，就可以了解物体的运动情况。 学生电源，刻度尺 钩码 小车 细绳 纸带 打点计时器 一端附有定滑轮的长木板 实验器材：附有滑轮的长木板、小车、带小钩的细线、25g的钩码3个（也可以用50g的钩码后用沙子和小桶代替钩码，用弹簧秤或天平称量）、打点计时器、纸带、刻度尺、学生电源、导线。 实验步骤： （1）把附有滑轮的长板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路。 （2）把一条细绳栓在车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码。放手后，看小车能否在木板上平衡的加速滑行，然后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列的小点，再按同样的方法（不改变钩码）打出两条纸带，从这三条纸带中选用一条点迹清晰的。计为纸带1。 （4）增加一个钩码，按上述方法打出纸带2。 （5）在打纸带1的基础上再减少一个钩码，仍按上述方法打出纸带3。 （6）整理器材。 (1)固定打点计时器时应让限位孔处在长木板的中央位置。 (2)调节滑轮高度时,细绳应与木板平行。 (3)应考虑复写纸与纸带的位置关系。 (4)钩码数量不能过多,也不能过少。 (5)小车应由紧靠打点计时器处开始释放,在撞击长木板末端前应让小车停止运动,防止小车从板上掉下来。 (6)先接通电源,后让纸带运动。 (7)打点结束后立即关闭电源。 注意事项： 舍掉开头过于密集的点，从清楚的点开始若纸带上点与点之间的距离较小，每五个计时点取一个计数点 ,依次标号为0，1，2，3，4，5 (间隔是0.1s)。 0.10s 0.10s 过于密集/不清晰的点 问题 1：怎样分析和选取纸带上的点？ 三、数据记录 (2)用求平均速度的方法来求[选择包括该点在内的一段位移Δx(该点最好处在中间时刻位置)，找出对应的时间Δt，用Δx/Δt作为该点的瞬时速度]； 问题2：如何计算出所取点的瞬时速度？ (1)测量各个计数点之间的距离应注意估读、单位。 △x1 △x2 △x3 △x4 △x5 △t为多少? 例：求3这个计数点的速度： △x 4 -△x 2 v3 = v24 = ——— = ————— 2△t △x 24 2△t △x1 △x2 △x3 △x4 △x5 小车的瞬时速度随时间增大而增大。 思考:小车的具体运动规律是什么? - - 0.201 0.280 0.432 0.355 0.512 同理，可求出另外两条纸带的情况 四、数据分析 从表格数据中很难看出小车速度随时间变化的定量关系，可以考虑用v-t图像分析： (1)定标度：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． (2)描点：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) (3)连线：用一条曲线或直线“拟合”这些点． 仔细观察所描各点的分布情况．用一条直线“拟合”这些点，即让所画的直线连接尽可能多的点，不能连接的点应均匀分布在直线两侧，舍弃离直线较远的点． 描绘图象：各点的分布大致都落在一条直线上，我们可以推断：如果没有实验误差的理想情况下，所描出的各点应全部落到这条直线上。因此，画直线时，让尽可能多的点处在这条直线上，其余均匀分布，去掉偏差太大的点。 t/s v/m/s 在误差范围内得到的小车的v-t图象是一条倾斜的直线。 五、实验结论 * 课堂训练 例：用打点计时器测小车的运动速度,下列说法中正确的是（　　　） A.必须选择点迹清晰的纸带,而且应以打点计时器打的第一个点作为第一计数点 B.要舍去开头比较密集的点, 选后面较清晰的某点作为第一个计数点 C.可以每隔任意相同数量的点选取一个计数点 D.在数据处理时,从器材上直接读取的原始数据一定要有表格记录 BCD 本节练习打点计时器的使用,并利用打点计时器测速度，研究小车速度随时间变化的规律，并对实验数据分析，作出v-t图象。 本课小结 * $$