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 探究小车速度随时间变化的规律 本节目标 1.掌握打点计时器的使用方法。 2.掌握利用打点计时器研究物体运动的方法。 3.能够计算各个计数点的速度。 4.会根据纸带上计录的数据，在坐标纸上画出v-t图象。 物体的运动通常比较复杂，例如速度有时快有时慢，我们怎么研究呢？ 物理定律不能单靠“思维”来获得，还应致力于观察和实验。—普朗克 如何设计实验？ 通过研究小车在重物牵引下运动的速度随时间变化的规律。 合作探究任务： 阅读课本同组同学进行讨论实验具体方案。 实验目的： 交流电源 刻度尺 钩码 小车 细绳 纸带 打点计时器 一端附有定滑轮的长木板 实验器材： 测量小车的速度，做出小车的v-t图象，初步分析小车速度变化的规律。 实验任务： 实验步骤： ⑴把一端附有滑轮的长木板水平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上远离滑轮的一端，插好电源。 ⑵ 穿纸带；挂钩码。 ⑶ 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。 ⑷ 换纸带，更换钩码，再做两次. 实验注意事项： 1．滑轮不能过高或过低,细绳应与木板平行. 2、实验时要注意保护小车及滑轮，要避免它们被碰坏或跌坏。 3．小车另一端所挂的钩码个数要适当，以100g以内为宜，若用到150g以上，则纸带打出的点数不能满足一0.1s为计数点，计时间隔可取0.8s-0.6s. 怎样分析和选取纸带上的点？ 选择所打纸带中最清晰的一条，舍掉开头一些过于密集的点，找一个适当的点当作计时点．若纸带上点与点之间的距离较小，可取多个间隔（一般取5个间隔）为一个计数间隔时间（间隔不再是0.02s），把数据填入表格．原则上取六、七个计数点为宜；给选取的点加标记。计算各点的瞬时速度,填入设计的表格中 数据处理 如何计算出所取点的速度？ 用求平均速度的方法来代替（用计算较准确的平均速度来代替），选择包括该点在内的一段位移（该点最好处在中间时刻位置）Δx，找出对应的时间Δt，用Δx／Δt作为该点的瞬时速度；对于选取的两个端点的速度暂时不计算（误差较大）；测量各个计数点之间的距离应考虑估读位、单位。 （1）利用v-t图像的斜率求加速度（图像法） 求小车加速度的方法 由多组数据描绘出v-t图像，而v-t图像的斜率表示物体运动的加速度，要运用 求解加速度。 注意： ①选取的两个点要在所画的图像上，不一定是实验数据； ②选取的两个点要离得尽量远一些，以减小实验误差； （2）通过纸带上获取的数据，利用加速度的定义式 求解加速度（定义法）,为后续学习逐差法做准备。 思考探究： 某小组同学通过实验得到一条纸带，如下图所示计算出纸带上各计数点0、1、2、3……，所对应的速度分别v1、v2、v3……，且每相邻两个计数点之间的时间间隔是T. 数据分析 位置 0 1 2 3 4 5 6 时间t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 v/（m·s-1） ／ 0.45 0.60 0.74 0.89 1.03 1.19 实验测得一组数据如下 你能否从表格中的数据看出小车速度随时间变化的定量关系？ 数据分析的两种办法：1、列表法。2、图像法（v - t 图像） 在表格中我们只能粗略得知纸带在有些间断的点的速度.要想形象的了解纸带的速度变化规律我们还要借助于图象。 t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.2 1.0 0.8 0.6 0.4 v/(m·s-1) 建立坐标系（横坐标时间,纵坐标瞬时速度）从点的分布看：这些点应该在一条直线上。 画出一条直线，让尽可能多的点处在这条直线上，其余均匀分布，去掉偏差太大的点。 做v-t图像： 1、图像特点：直观、形象 2、作图步骤 13 实验结论 你能描述小车速度随时间变化的规律吗？ 1、小车的速度随时间的增加而均匀增加 2、小车速度随时间逐渐增大； 相同时间里，速度增量相同…… 3、小车 v-t 图线是一条斜直线 误差分析   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计数点间的距离 系统误差 作v－t图象不准确有误差 实验中作图时应选取合适的坐标单位 木板的粗糙程度不完全相同 尽量选粗糙程度均匀的木板 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，等打点稳定后，再释放小车。 3.打点完毕，应立即断开电源。 4.要防止钩码落地，避免小车跟滑轮相碰，在小车到达滑轮前及时用手按住。 5.牵引小车的钩码个数要适当，以免加速度过大而使纸带上的点太少，或者加速度太小，而使各段位移差别不大，误差增大。 6.要区分打点计时器打出的计时点和人为选取的计数点，一般在纸带上每隔四个计