2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 课件-2023-2024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 实验：探究小车速度随时间变化的规律 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？ 怎样探索速度随时间变化的规律呢？ 观察与思考 一、实验思路 1.实验目的： 2.实验方案： 让小车在木板上在重物的牵引下运动 槽码牵引小车在长木板上运动 探究小车速度随时间变化的规律. 需要测量小车运动不同时刻的速度 测量位移和时间 刻度尺测量位移 由纸带直接读出时间 小车拖动纸带运动，打点计时器打出点迹 二、实验器材 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。 三、进行实验 1.在长木板上固定打点计时器，并使滑轮伸出桌面，连接电路。让小车停在靠近打点计时器的位置，安装好纸带，连接细绳和槽码。 2.先启动计时器，后放开小车，打点完成后立即关闭电源，观察纸带的点迹是否清晰。 3.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。 4.实验获得的纸带 四、数据分析 1.求解并记录各计数点的瞬时速度 取某计数点相邻两计数点，算出此段的平均速度，该点的瞬时速度近似等于此段的平均速度(注意估读、单位以及有效数字)。 v1＝ ，v2＝ ，… T为相邻两个计数点间的时间间隔，若交变电源频率为50 Hz，每5个点取一个计数点(中间隔4个点)，则T＝0.1 s。 2.作出v－t图像 ①在坐标纸上建立坐标系，描出数据点 ②用一条平滑曲线(包括直线)“拟合”这些点，让这条线通过尽可能多的点，不在线上的点均匀分布在线两侧，偏差比较大的点忽略不计。 实验结论：小车运动的v－t图像是一条倾斜的直线，即小车运动的加速度不变。 0 0.1 0.2 0.3 0.4　0.5 0.6 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 t/s v/(m·s-1) 0 0.1 0.2 0.3 0.4　0.5 0.6 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 t/s v/(m·s-1) (1)以作出的图像为例，你能求出小车运动的加速度吗？ =1.48 m/s (2)那么能不能直接量出直线倾角，然后求其正切值来计算加速度？ 不能，一般情况下两坐标轴标度选取不一致 0.5 s 五、注意事项 (1)要使纸带、小车、拉线和定滑轮共线，安装打点计时器时应注意什么？ 使打点计时器的限位孔沿长木板的纵轴中心线方向。 (2)为了保证小车的运动距离，开始释放小车的时候，应将小车放在什么位置？ 小车应该靠近打点计时器。 (3)为了使打点计时器工作更稳定并提高纸带的利用率，应如何操作？ 先接通电源，后释放小车。打点完毕，马上关闭电源。 (4)为什么要增减所挂槽码（或在小车上放置重物）重复操作两次？ 探究规律，减小实验偶然性 1.操作实验的过程的注意事项 2.数据处理的注意事项 (1)选取一条点迹清晰的纸带，舍掉开头点迹密集部分，选取适当的计数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的时间间隔T等于多少。 (2)不要分段测量各段距离，应尽可能地一次测量完毕(可统一量出各计数点到计时起点的距离)。 (3)在坐标纸上作v－t图像时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图像大致布满坐标纸。 1.某同学用如图所示装置做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验。 (1)图中仪器A叫作________计时器(选填“电火花”或“电磁打点”)，使用220 V______(选填“交变”或“直流”)电源，放开小车前，小车应停在______(选填“靠近”或“远离”)仪器A的位置。 电火花 交变 靠近 题图中仪器A叫作电火花计时器，使用220 V交变电源；实验过程中，放开小车前，小车要靠近打点计时器。 导练 (2)下列是该实验中的一部分基本步骤； A.放开小车，让小车带着纸带运动 B.安装纸带 C.把计时器固定好 D.启动电源，进行打点 以上步骤的正确顺序是_______(填步骤前的选项字母)。 CBDA 实验步骤的正确顺序为：先把计时器固定好，安装纸带；再启动电源，进行打点；然后放开小车，让小车带着纸带运动。 2.某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点。其相邻两点间的距离如图所示，在每两个相邻的计数点之间还有4个点未画出，打点计时器的工作频率为50 Hz。 (1)试根据纸带上各个计数点间的距离，计算出打下B、F两个点时小车的瞬时速度，并将这两个速度值填入表格中。(结果均保留3位