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

2.1　实验：探究小车速度随时间变化的规律 目标定位 1.知道电磁打点计时器、电火花计时器的构造及工作原理，学会使用两种计时器. 2.会根据纸带上的点迹计算物体运动的平均速度. 3.能运用实验数据描绘v-t图象. 在我们的生活中有跳远助跑、高山滑雪、驾车等运动，在自然界中有瀑布、苹果落地、猎豹捕羚羊等运动，在这些运动中都有速度的变化，且变化规律不尽相同，我们怎样才能知道速度随时间变化的规律呢？ 导入新课 ‹#› 实验思路 要探究一个物体的运动随时间变化的规律，必须知道物体在不同时刻的速度，直接测量瞬时速度是比较困难的，我们可以借助打点计时器先记录物体在不同时刻的位置，再通过对纸带的分析，计算得到相应时刻的瞬时速度。 1、如何设计此实验？需要哪些器材？ 把一端带有滑轮的长木板平放在实验桌上，木板上放一个可以左右移动的小车，小车一端连接穿过打点计时器的纸带，另一端连接绕过滑轮系有钩码（槽码）的细绳。小车在钩码的牵引下运动，通过研究纸带上的信息，就可以知道小车运动的速度是怎样随时间变化的。 滑轮 小车 槽码 纸带 （9 打点计时器 细绳 长木板 学生电源，刻度尺、导线 2、需要测量哪些物理量？ 0 1 2 3 4 5 D E F G Δx Δt 用直尺测量各个计数点间的距离，或各计数点到0点的距离。 实验步骤： ①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没有滑轮的一端，连接好电路。 ②让小车一端连接穿过打点计时器的纸带，另一端连接绕过滑轮系有钩码（槽码）的细绳，把小车停在靠近打点计时器的位置。 ③先接通电源启动计时器，然后放开小车，让它拖着纸带运动，打点计时器在纸带上打下一行小点。随后，立即关闭电源。 ④增减所挂的钩码（或在小车上放置重物），更换纸带，再做两次实验。 1、开始释放小车的时候，小车应该靠近打点计时器。 2、先通电，后释放小车。 3、打点完毕，马上关闭电源。 4、钩码的质量要适中，不能质量太大，也不能质量太小。 5、实验时要注意保护小车及滑轮，要避免它们被碰坏或跌坏。 注意事项 数据处理 1.取计数点：舍掉开头一些过于密集的点，找一个适当的点作为计时起点（0点）；然后选取相隔T=0.1s（或更短）的若干计数点，并标明1、2、3、4…… 2.测量各计数点到0点的距离：……，填入表中。 3.求各计数点的瞬时速度：利用一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度，即…… 将各计数点的瞬时速度填入表中。 计数点序号 0 1 2 3 4 …… 计数点对应时刻t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 到计时起点的距离x/cm 0 各计数点的瞬时速度v/()           如何处理计算出来的数据？ （１）．列表法. （注意列表要求） 　位置 　1 　2 　3 　4 　5 　6 　7 　8 　时间(s) 　 　 　 　 　 　 　 　 　位移(m) 　 　 　 　 　 　 　 　 　v(m/s) 　 　 　 　 　 　 　 　 （２）．图象法： ①根据所得数据，选择合适的标度建立坐标系（让图象尽量分布在坐标系平面的大部分面积）。 ②描点：观察和思考点的分布规律。 ③拟合：从点的分布可以有很大把握地说这些点应该在一条直线上，用直线拟合，让尽可能多的点处在直线上，不在直线上的点应对称地分布在直线两侧。 误差分析： (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. 例 请同学们根据实验所得数据，同学们分组进行讨论如何求出纸带的加速度（保证实验数据都能用上，以v1、v2、v3、v4、v5、v6六组为例） 方案一：各相邻计数点间的加速度分别是： 求加速度的平均值 从结果看，真正参与运算的只有v6和v1，其他的数据都没用上，所以不宜用此方法求加速度。 方案二：分别以1和4,2和5,3和6进行组合求加速度 求加速度的平均值 从结果看，所有数据都参与了运算，可以有效的减小误差，所以方法二比方法一更合适。 注意：原则上来讲，学生有其他的组合方式（只要保证数据都能使用上）都正确。只不过方法二这种组合计算和结果记忆更简单方便。因此我们习惯上都是使用方法二。 思考与归纳 ①当数据只有v1、v2、v3、v4四组时，求加速度？ ②当数据只有v1、v2、v3、v4、v5五组时，怎么求加速度？ v-t图象和x-t图象的比较 考点精讲 一、v-t 图像 1.交点：与横轴的交点表 示质点速度为零; 两条图 线的交点表示两个质点速度相等 2.点：表示物体的状态，即表示某时刻质点的速度 3.线：表示物体的运动过程，即表示质点在某段时间内速度的改变量；横轴上方的图线表示速度大于零。 4