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. 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。 今天我们用打点计时器研究小车在重物牵引下的运动，看看小车的速度是怎样随时间变化的。 请同学们思索一下：需要怎样的测量方法？ 实验思路 ①如何简单获得有一定规律的运动？ ②打点计时器可以测量什么物理量？ 位移、时间 ③通过打点计时器打出的纸带可以间接求什么物理量？ 可以求两点间的平均速度 某一点的瞬时速度 进行实验 学生电源 钩码 小车 细绳 纸带 打点计时器 一端附有定滑轮的长木板 刻度尺 ①实验器材 ②实验视频 1、木板平放，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定，连接好电路 2、穿纸带，挂钩码 3、先接通电源，然后放开小车，让小车拖着纸带运动，打完一条后立即关闭电源 4、换纸带，加钩码，再做两次实验 ③实验步骤 认清打点计时器类型 (1)滑轮不能过高,细绳应与木板平行。 (2)小车应由紧靠打点计时器处开始释放，当小车到达滑轮前及时用手按住,要防止钩码落地，避免小车跟滑轮相碰。 (3)先接通电源，后让纸带运动。 (4)打点结束后立即关闭电源。 (5)要区分打点计时器打出的计时点和人为选取的计数点。 ④注意事项 任务：用打点计时器研究小车运动、获取并记录数据 问题情境:如图所示 图1 图2 问题 1.按图1所示进行器材安装时，要注意什么问题? 2.开始释放小车时，小车靠近还是远离打点计时器?是先接通电源，再放开小车，还是先放小车后接通电源?完成实验后应及时做什么? 小车靠近打点计时器、纸带与木板平行、 细绳与木板平行 小车靠近打点计时器 先接通电源 完成实验及时关闭电源 任务：用打点计时器研究小车运动、获取并记录数据 问题情境:如图所示 图1 图2 问题 3.测量计数点间距离时，读数时如果以cm做单位，需要保留几位小数? 4.图2中，选几个计时点间隔的时间作为计时单位比较合理? 5.要进行几次测量，设计怎样的实验数据记录表，才能进行小车速度随时间变化规律的探究? 2位 常选取5个点 可以打多个纸带 打出的纸带上的点尽量多，便于计算瞬时速度 实验数据处理 瞬时速度的计算 正确使用毫米刻度尺测量每个计数点与第一个计数点间的距离，再得出每相邻两个计数点间的距离Δx1，Δx2，Δx3，…，如图所示。由于各计数点的时间间隔比较短，可以用平均速度来代替瞬时速度。即v1= ，v2= ，…，然后将各计数点对应的时刻与求出的瞬时速度填入设计的表格中。 计数点序号 1 2 3 4 5 计数点对应的时刻t/s 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 通过计数点时的速度 v/（m ·s-1）           实验数据的分析方法： （1）设计表格并记录相关数据——表格法处理数据。 点 第1点 第2点 第3点 第4点 ··· 时刻t/s 0.1 0.2 0.3 0.4 ··· 瞬时速度v/（m·s-1） （2）作出小车运动的v-t图象—图象法处理数据 ① 在坐标纸上建立直角坐标系，横坐标表示时间， 纵坐标轴表示速度v，对坐标轴进行适当分度，使 测量结果差不多布满坐标系。 ② 描点：根据表格中的数据在坐标系中描点。 ③ 拟合：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， 偏差比较大的点舍弃 。 （计算机绘制v-t图象：将实验所得数据在电脑的Excel文件中输入表格，利用其“图表向导”拟合v-t图象。） 实验结论： 观察所得的图像，可知小车运动的v-t图象是一条倾斜的直线，说明小车的运动是速度随时间均匀变化的直线运动。 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 在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中： (1)下列哪些器材是多余的：______ ①电磁打点计时器 ②天平 ③低压直流电 ④细绳 ⑤纸带 ⑥小车 ⑦钩码 ⑧秒表 ⑨一端有滑轮的长木板