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 实验预备知识 一、实验的重要性 (自学) 三、误差和有效数字 二、怎样做好物理实验 1、不仅动手，而且动脑 2、实事求是，尊重事实 3、谨慎操作，细心分析 新课引入 运动的描述 研究运动的 两个基本概念 描述运动的 三个物理量 质点(研究对象的理想模型） 位移(位置的变化） 速度(位置的变化快慢） 加速度(速度的变化快慢） 参考系(研究运动的参照物体） 思考：研究一个物体的运动要用到学过的哪些概念及物理量？ 思考：要研究小车在重物牵引下速度随时间变化的规律，你认为如何设计此实验? 需要测量哪些物理量? 选用什么器材? 请你把自己研究的方案写出来，并和同学交流。 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. 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。 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 11 数据处理 1．纸带的选取与测量 (1)在三条纸带中选择一条点迹最清晰的纸带。 (2)为了便于测量，一般舍掉纸带开头一些过于密集的点迹，找一个适当的点作计时起点(0点)。 (3)每5个点(相隔0.1s)取1个计数点进行测量(如图所示，相邻两点中间还有4个点未画出)。 (4)采集数据的方法：不要直接去测量两个计数点间的距离，而是要量出各个计数点到计时零点的距离d1、d2、d3、…然后再算出相邻的两个计数点的距离x1＝d1；x2＝d2－d1；x3＝d3－d2；x4＝d4－d3；… 12 2.瞬时速度的计算 (2)设计表格并记录相关数据。 v3/(m·s－1) v2/(m·s－1) v1/(m·s－1) 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 时间t/s 5 4 3 2 1 0 位置编号 任务：数据处理、寻找规律 问题情境:如图所示为一组纸带及数据记录表格 问题 1.根据表中计算出的速度，你能看出小车的速度随时间如何变化吗? 2.怎样更直观、形象地反映小车速度随时间变化的规律? 3.作图前，怎样给坐标轴定标? 4.你能确定除描出点外的其它时刻小车的速度吗? 不能 做出图像 合理设置坐标值，图像充满坐标空间 根据画出的图线来确定 任务：数据处理、寻找规律 问题情境:如图所示为一组纸带及数据记录表格 问题 5.连线连续、平滑的依据是什么? 是否还应有其它考虑?是否所有的点都要在连线上? 6.小车运动的v－t图像是什么图形?说明小车运动的速度随时间变化有什么规律? 7.你能从图线中得到有关运动的哪些信息? 速度不能突变，所以要连续、平滑 离线较远的点要舍去 直线，速度随时间均匀变化 任意时刻物体的速度 作v-t图象 以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，根据表中的数据，选定合适的坐标标度，在直角坐标系中描点，用平滑的曲线连接描绘出的各点，要使尽可能多的点分布在线上，不在线上的点应大致分布在线的两侧，个别偏离较远的点往往是因为错误造成的，应舍去不用。得出v-t图象如图所示。   实验结论 通过直接分析图象的特点得到小车运动的v-t图象是一条倾斜的直线，那么当时间增加相同的值Δt时，速度也会增加相同的值Δv。可以得出结论：小车的速度随时间均匀增加（或变化）。 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v­t图象时单位选择不合适或人为作图不准确带来误差． 注意事项 1．开始释放小车时，应使小车靠进打点计时器． 2．先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再释放小车． 3．打点完毕，立即断开电源． 4．选取一条点迹清晰的纸带，适当舍弃点密集部分，适当选取计数点(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． 5．要防止钩码落地，避免小车跟滑轮相碰，当小车到达滑轮前及时用手按住． 6．要区分打点计时器打出的计时点和人为选取的计数点，一般在纸带上每隔5个点取一个计数点，即时间间隔为t＝ 0.1 s.处理纸带时，一定要分清计时点和计数点，搞清计数点之间的时间间隔T 7．在坐标纸上画v­t图象时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图象尽量分布在较大的坐标平面内.如果坐标系中的数据点大致落在一条直线上，作图线时应使尽可能多的点落在直线上，不在直线上的点应