2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 课件—2021-2022学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

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 1 目录 一、上节回溯 三、小结 四、练习 二、知识讲解 2 一、上节回溯 1．加速度 2．v -t 图像 3．两种打点计时器 3 　　研究某一种运动的特点和规律，一般要从某个具体事例开始。高铁出站时，可以近似看成变速直线运动，那么在它出站的过程中，速度随时间是怎么变化的？ 问题引入 二、知识讲解——实验思路 4 　　我们用重物牵引小车的运动代替高铁出站的过程进行研究，那么要研究小车的速度随时间变化的规律，我们该如何设计这个实验？又要测量哪些物理量？选用什么器材？ 实验原理 　　要探究小车速度随时间变化的规律，就要测量小车在不同时刻的瞬时速度，这就要用到打点计时器。 二、知识讲解——实验思路 5 　　回顾用打点计时器测量瞬时速度，需要哪些实验器材？本实验又需要哪些实验器材？ 实验仪器 　　打点计时器（带导线）、交变电源、纸带、一端带有定滑轮的长木板、小车、细绳、槽码、刻度尺、复写纸、坐标纸。 二、知识讲解——实验思路 6 　　除了利用打点计时器来设计这个实验外，我们还可以利用什么来测量小车的瞬时速度？ 拓展学习 　　还可以利用“位移传感器”、“光电门”等技术手段更加精准的去测量小车的瞬时速度。 二、知识讲解——实验思路 7 实验步骤 （1）要把打点计时器固定在长木板上，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面。 （2）把小车停在靠近打点计时器的位置。（为什么？） （3）启动计时器，然后放开小车，让小车拖着纸带运动，纸带打完后立即关 闭电源。 （4）换上新纸带，增减所挂槽码（或在小车上放置重物）重复操作两次。（为什么？） 二、知识讲解——进行实验 8 数据记录 　　为了便于测量，舍弃开头一些密集的点，从一个适当的点开始作为计数 0点，之后每隔 0.1s （或更短）取一个计数点进行测量，记入自己设计的表格。　 　　回顾第一章测量瞬时速度的实验计算各点的瞬时速度的方法，计算本实验中各点的瞬时速度，记录各点的瞬时速度。 位置编号 0 1 2 3 4 5 6 时间 t / s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 v1 / (m·s-1) v2 / (m·s-1) v3 / (m·s-1) 二、知识讲解——进行实验 9 注意事项 纸带穿过限位孔后，即要与木板平面平行，也要与小车、定滑轮、槽码拉线在一条直线上，且沿木板纵轴中心线方向。 要选择各车轮受力均衡的小车，确保小车运动过程是沿木板纵轴方向的直线。 加速度不能太小，避免相对误差较大。 计数点的间隔不能太大，也不能过小。 二、知识讲解——进行实验 10 思考 根据表中数据，小车随时间变化有什么规律？ 速度的变化快慢，应该怎么分析呢？ 请分析各加速度，看看有什么规律？ 如果不计算加速度，有什么好方法可以形象的看出小车速度随时间变化的规律？ 二、知识讲解——数据处理 11 绘制 v-t 图像 以速度 v 为纵轴、时间 t 为横轴建立直角坐标系；标出物理量和单位； 合理标定横纵坐标轴分度； 根据数据表格中的数据，在坐标系中描出坐标点； 用一条平滑曲线（包括直线）“拟合”这些点。画图线时要使它两侧的点数大致相同。 二、知识讲解——数据处理 12 　　根据实验测得的数据描出的坐标点并不是全都落在直线上，只能大致分布在直线两侧。因此，v-t 图像是实际情况的理想化，是研究实际运动抽象出的一种理想化运动模型。 绘制 v-t 图像 v / (m·s-1) t / s O 　　由图像可以看出，速度随时间均匀变化，所以本实验中小车做的是一个速度均匀变化的直线运动。 二、知识讲解——数据处理 13 　　信息技术的发展使得我们处理数据更加的简单，借助常用的数表软件，可以迅速、准确地根据表格中的数据作出 v-t 图像，甚至能够写出图像所代表的公式。 用计算机绘制 v-t 图像 二、知识讲解——数据处理 14 1．实验原理 2．实验仪器 3．实验步骤 4．数据分析： （1）v-t 图像是一个理想化的运动模型 （2）小车的速度随时间均匀变化 三、小结 15 四、练习 1．列车沿长直坡路向下行驶。开始时速度表上的示数是 54 km/h ，以后每 5 s 读取一次数据，见表 2 。 （1）在表中填写以 m·s-1 为单位表示的速度值。 （2）作出列车速度与时间关系的 v-t 图像。 时间 t / s 0 5 10 15 20 25 30 速度 v / (km·h-1) 54 59 65 70 76 81 86 速度 v / (m·s-1) 表 2 列车速度表 答：（1）15；16；18；19；21；23；24 16 2．下列实验过程中正确使用打点计时器的步骤顺序是 （ ）