第2章 1 实验 探究小车速度随时间变化的规律-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理必修第一册同步全程学习课件PPT（人教版）

第二章　匀变速直线运动的研究 1.实验:探究小车速度随时间变化的规律 物理 [定位·学习目标] 1.通过实验探究物体运动的速度随时间变化的规律,提升实验设计、处理信息、做出解释等科学探究方面的能力。为建构匀变速直线运动的模型奠定基础。 2.描绘物体运动的v-t图像,并通过对拟合成的图像观察、思考,找出物体速度变化的规律。 3.经历探究小车速度随时间变化的规律,体会研究直线运动的一般思路。 4.学习借助计算机数表软件绘制v-t图像,并选择适当的函数拟合数据,得到物体速度随时间变化的规律。 物理 梳理·必备知识 突破·关键能力 物理 梳理·必备知识 一、实验原理 1.利用纸带计算瞬时速度:以纸带上某点为中间时刻取一小段位移,用这段位移的平均速度表示这点的瞬时速度。 2.用v-t图像研究小车的速度变化规律:以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系,用描点法画出小车的v-t图像,图线的倾斜程度表示加速度的大小,如果v-t图像是一条倾斜的直线,说明小车的速度是均匀变化的。 二、实验器材 打点计时器、交流电源、纸带、一端带有滑轮的长木板、小车、细绳、槽码、刻度尺、坐标纸。 物理 三、实验步骤 1.如图所示,把一端带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上没有滑轮的一端,连接好电路。 2.把一条细绳拴在小车上,使细绳跨过滑轮,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.把小车停在靠近打点计时器的位置,细绳下面挂上槽码,先接通计时器电源,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行小点,随后,立即关闭电源。 4.增减所挂的槽码(或在小车上放置重物),更换纸带,再做两次实验。 5.整理好实验器材。 物理 四、数据处理 1.测量并记录数据 (1)选择一条比较理想的纸带,舍掉开头一些过于密集的点迹,找一个适当的点当作计时起点(0点),每5个点(相隔0.1 s)取一个计数点进行测量,如图所示(相邻两点间还有四个点未画出)。标明0,1,2,3,…,测量各计数点到0点的距离X1,X2,X3,…,并记录填入表中。 物理 位置编号 0 1 2 3 4 5 6 … t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 X/m x/m — v1/(m·s-1) — v2/(m·s-1) — v3/(m·s-1) — … — 物理 (4)同理,计算增减槽码后两次实验的速度,分别填入表格中标有“v2”和“v3”的两行。 (2)分别计算出相邻的两计数点之间的距离x1,x2,x3,…。 物理 2.作出v-t图像分析运动规律 (1)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。 (2)画一条直线,让这条直线通过尽可能多的点,不在直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,如图所示。 (3)观察所得到的直线,分析小车的速度随时间变化的规律。 物理 五、误差分析 内容 产生原因 减小方法 偶然 误差 根据纸带测量的位移有误差 测量各计数点到起始点的距离,而不是直接测量相邻两计数点间的距离 描点作图不准确 坐标轴的单位长度选取合适,使图像尽量分布在较大的坐标平面内 系统 误差 长木板的粗糙程度不完全相同 尽量选用粗糙程度均匀的长木板 物理 六、注意事项 1.开始释放小车时,应使小车靠近打点计时器。 2.先接通电源,打点计时器正常工作后,再释放小车,打点完成后应立即关闭电源;为防止槽码落地及小车跟滑轮相撞,当小车到达滑轮前及时用手按住。 3.牵引小车的槽码个数要适当,以免加速度过大而使纸带上的点太少,或者加速度太小,而使各段位移无多大差别,从而使误差增大,加速度的大小以能在50 cm长的纸带上清楚地取得六七个计数点为宜。 4.要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点,一般在纸带上每隔四个点取一个计数点,即时间间隔T=0.02 s×5=0.1 s。 5.不要分段测量各段位移,应尽可能地一次测量完毕(可先统一量出各计数点到计数起点0之间的距离)。读数时应估读到毫米刻度的下一位。 6.在坐标纸上画v-t图像时,注意坐标轴单位长度的选取,应使图像尽量有效利用坐标纸的面积。 物理 突破·关键能力 [例1] 在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中,某同学进行了以下实验操作步骤,试找出其中的错误和遗漏的步骤(遗漏步骤可编上序号G、H、…)。 A.将打点计时器固定在长木板无滑轮的一端,并接好电路。 B.拉住纸带,将小车移到靠近打点计时器的一端后,放开纸带,再接通电源。 C.把一条细绳拴在小车上,细绳跨过定滑轮,下面挂上适当的槽码。 D.取下纸带,再断开电源。 E.将纸带固定在小车尾部,并穿过打点计时器的限位孔。 F.从所打的