2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律-【点石成金系列】2020-2021学年高中物理课件（2019人教版必修一）

§2.1 实验：探究小车速度随 时间变化的规律 1：打点计时器可以测量什么物理量? 2：通过打点计时器可以间接测量什么物理量？ 两点间的平均速度 某点的瞬时速度 加速度 时间 知识回顾 根据纸带上给出的数据，求2、4两点的速度和纸带运动的加速度。 课堂练习 在生活中，人们跳远助跑、水中嬉戏、驾车行驶、短道速滑 在自然界里，物体下落、鸽子飞翔、猎豹捕食、蜗牛爬行、蚂蚁搬家…… 这些运动中都有速度的变化． 物体的速度变化存在规律吗？ 本节课通过实验探究物体速度随时间变化的规律 问题：利用打点计时器探究小车在砝码带动下的速度变化的规律，需要哪些实验器材，如何设计实验？ 一、实验原理 实验装置示意图 如何进行实验操作？ 二、实验仪器 打点计时器；纸带；复写纸；低压交流电源；小车；细绳；一端附有滑轮的长木板；刻度尺；钩码；导线 三、实验步骤 ⑴ 木板平放，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定，连接好电路。 ⑵把细绳拴在小车上，跨过定滑轮挂上适当钩码，纸带穿过打点计时器，另一端固定在小车的后面。 ⑶ 先接通电源，然后放开小车，让小车拖着纸带运动，打完一条后立即关闭电源。 ⑷ 换纸带，再做两次。 四、注意事项 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．滑轮不能过高,细绳应与木板平行. 3．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,防止小车从木板上掉下来。 4．先接通电源，后让纸带运动。 5．打点结束后立即关闭电源。 请从保护实验器材并且确保精确度的 角度分析，实验应该注意哪些 问题1.怎样选择纸带和和选取纸带上的点？ 选取纸带：选择所打纸带中最清晰的一条，开头过于密集的点舍掉 选取纸带上的点：若纸带上点与点之间的距离较小，可取多个间隔（一般取5个间隔）为一个计数间隔时间（间隔不再是0.02s）（但要看具体情况灵活选定）；给选取的点加标记。 五、数据处理 问题2.如何测量数据？ 根据前面所选的计数点直接测量各个计数点到起点的距离。 问题3.如何对数据做进一步处理？（教师演示实验并进行数据处理） 表格法 图像法 （1）表格法（点击表格切换到Excel） （2）图象法 在坐标纸上建立直角坐标系，横轴表示时间，纵轴表示速度，并根据表格中的数据在坐标系中描点． 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，偏差比较大的点忽略不计 题后小结：求小车加速度的方法 方法1.取任意两组数据求出Δv和Δt，然后代入Δv／Δt求解。 方法2.在v—t图象上取一段时间Δt（尽量取大一些），找出两个时刻对应的纵坐标值求出Δv，代入Δv／Δt求解。 哪一种方法更好？ （画图时让不在直线上的点尽可能均匀地分布在直线两侧，就是为了使偏大或偏小的误差尽可能地抵消，所以图象也是减小误差的一种手段，也就是说应该用图象上的点，而不是用实验所得到的数据） 六、实验结论: 1、小车的速度随时间的增加而均匀增加。 2、小车速度随时间逐渐增大；相同时间里，速度增量相同。 (1)木板的粗糙程度不同，摩擦不均匀．　 (2)根据纸带测量的位移有误差，从而计算出的瞬时速度有误差． (3)作v－t图象时单位选择不合适或人为作图不准确带来误差. 七、误差分析 ★注意事项 1、如果交流电频率为50HZ，则以下两相邻计数点间的时间T=0.1S （1）每5个计时点取一个计数点（计时起点不能算在内） （3）两相邻计数点间有4个计时点没画出来 （2）间隔4个计时点取一个计数点 两相邻计数点间的时间T=0.08S、0.06S类似 2、如果要求某个点的瞬时速度，就首先把它变为中间时刻（或某个端点），根据如下公式求平均速度，即为该点的瞬时速度。 课堂讲义 探究小车速度随时间变化的规律 例1 在“探究小车的速度随时间变化的规律”的实验中，某同学操作过程中有以下实验步骤： A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，先放开纸带，再接通电源； B．将打点计时器固定在长木板上，并连接好电路； C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下边吊着适当重的钩码,放手后看小车能否在木板上做平稳的加速运动； D．取下纸带； E．把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上，并使附有定滑轮的一端伸出桌面； F．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔； G．换上新纸带，重复操作两次. (1)其中有错误的步骤是____________；应改正为____________________． 为了提高纸带的利用率，使尽量多的点打在纸带上，应先接通电源，再释放纸带。 A 先接通电源，再释放纸带 (2)将改正后的步骤按合理的顺序写在横线上： 步骤顺序为______________. 固定长木板 安装打点计时器 然后接通电源，放