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

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、实验器材（9个） 打点计时器、交流电源、纸带、一端附有滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、刻度尺、坐标纸。 阅读物理书的第34页，你认为测量小车的速度需要测出哪些物理量？需要什么器材？请各小组讨论给出答案。 实验准备 * 二、实验原理 1．打点计时器打出的纸带能记录运动物体在不同时刻的位置. 2．纸带上某点的瞬时速度一般用一小段时间内的 代替． 3．用描点法画出小车的v-t 图象，图线的 表示加速度的大小，如果v-t 图象是一条倾斜的直线,说明小车的加速度不变． 平均速度 倾斜程度 实验准备 一、实验步骤 1．如图所示，把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，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，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行，然后把纸带穿过打点计时器，并把纸带的另一端固定在小车的后面． 3．让小车停在靠近打点计时器的位置， 先 ，后 ，小车拖着 纸带运动，打点计时器就在纸带上打下 一串小点，随后立即关闭电源。 4.换上新纸带，重复操作两次． 接通电源 释放小车 实验操作 * 二、数据处理 1．挑选纸带并测量 在三条纸带中选择点迹最清晰的一条。 为便于测量，舍掉开头过于密集的点迹，找一适当点当作计时起点(0点)，每5个点取一个计数点进行测量，如图所示.(相邻两点间有4个点未画出)(相隔0.1 s) 实验操作 * 2．计算瞬时速度 (1)计算：时间间隔很短时，可用某段时间的平均速度表示这段时间内某一时刻的瞬时速度，即 例如，图中计数点4的速度 , 其中T＝0.1 s. (2)设计表格并记录数据 实验操作 位置 0 1 2 3 4 5 6 7 时刻t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 v(m·s-1) * 3.作出小车运动的v-t 图象 (1)定标度：坐标轴的标度选取要合理，应使图象大致布满坐标纸． (2)描点：在坐标纸上描出各个坐标点的位置． (3)连线：用一条平滑的曲线或直线“拟合”这些点． 4．实验结论 若画出的v-t 图象是一条倾斜的直线，说明小车做速度均匀变化的直线运动（加速度不变）。 图象和纵轴的交点表示开始计时时小车的速度—初速度． 实验操作 * 在直线上取两个相距较远的点 0.2 0.4 数据处理 图线的特点？ 如何求加速度？ 如果这些点不在一条直线上，怎么办？ 0.1 0 0.2 0.3 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 省略偏离较远的点画图 图像是直线，代表匀变速直线运动 0.5 0.6 位置 0 1 2 3 4 5 t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 V(m/s) 0.30 0.45 0.60 0.74 0.89 1.03 t/s v/(m.s-1) △v △t 例：在用电火花计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，图甲是一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点间还有四个点未画出．(电源频率为50 Hz) (1)根据运动学有关公式可求得vB= 1.38 m/s，vC= ______ m/s，vD= 3.90 m/s. (保留三位有效数字) 解析 （1）打C点时对应的速度为： 2.64 找到 * (2)利用求得的数值在图乙所示坐标纸上作出小车的v-t 图线 (从打A点时开始计时)．利用纸带上的数据求出小车运动的加速度a＝________ m/s2.(保留三位有效数字) (3)将图线延长与纵轴相交，交点的纵坐标是0.12 m/s，此交点的物理意义是：__________________________________________________. 解析 （2） 12.6 A点开始计时时，小车速度为0.12m/s 解析 找到 * 请一位同学来 讲解下一题的 解题思路 如图是采用每秒闪光10次拍摄的小球在水平面上运动的频闪照片，照片中每两个相邻的小球的影像间隔的时间是o．1 s，这样便记录了小球运动的时间．而小球运动的位移则可以用刻度尺测出．试根据图中信息求小球的加速度。  1．开始释放小车时，应使小车靠近 ． 2．先 ，等打点稳定后，再 ． 3．打点完毕，立即断