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 第二章　匀变速直线运动的研究 学习目标 01 04 02 03 会利用v ­t图像处理实验数据 会利用平均速度求瞬时速度 能根据实验数据求加速度 掌握实验原理、数据处理、误差分析等问题 2 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 探究物体的运动随时间变化的规律，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。 实验目的 探究小车速度随时间变化的规律 研究小车在重物牵引下速度随时间变化的规律 实验原理 根据实验原理设计实验 实验器材 ⑤附有滑轮的 长木板 ④小车 ⑦带小钩的细线 ⑥钩码数个 ①打点计时器 ③纸带 ⑧刻度尺 ②学生电源、导线 实验步骤 （1）把一端带有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面， 把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路． （2）把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上钩码， 把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车的后面． （3）把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，释放小车， 让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一列小点． （4）换上新的纸带，重复实验两次．（打完纸带后立即关闭电源） （5）增减所挂钩码（或在小车上放置重物），按以上步骤再做 两次实验． 注意事项 1.固定打点计时器时应让限位孔处在长木板的中央位置 2.滑轮不能过高,细绳应与木板平行 3、小车另一端所挂的钩码个数要适当，避免速度过大而使纸带上打的点太少，或速度太小使各段位移无法区别，从而使误差增大 3.小车应由紧靠打点计时器处开始释放，在撞击长木板末端 前应让小车停止运动,防止小车从板上掉下来。 4.先接通电源，后让纸带运动 5.打点结束后立即关闭电源 数据处理： 关于纸带的选取 从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，且开头过于密集的点应舍掉。用纸带的后一段进行测量；若纸带上点与点之间的距离较小，可取多个间隔（如5个）作为一个计数时间间隔（但要根据具体情况灵活选定），此时时间间隔不再是0.02s；原则上取六、七个计数点为宜，并给选取的点加上标记。 采集数据的方法 如图所示，一般不是直接测量 相邻两个计数点间的距离，而是先测量出各个计数点到计时零点间的距离x1、x2、x3、x4、x5，再计算出相邻两个计数点间的距离。 Δx1= x1，Δx2= x2－x1，Δx3= x3－x2，Δx4= x4－x3，… 速度的计算方法 各计数点对应的瞬时速度用平均速度来代替，即 ……（T为相邻两个计数点间的时间间隔） 将所测得的数据记录下来。 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） 1.画出小车的v－t图像 (1)定标度：坐标轴的标度选取要合理，应使图像大致分布在坐标平面中央。 (2)描点：描点时要用平行于两坐标轴的虚线标明该点的位置坐标(所描的点一般用“·”标明)。 (3)连线：用一条平滑的曲线或直线“拟合”这些点。 仔细观察所描各点的分布情况。用一条直线“拟合”这些点，即让所画的直线连接尽可能多的点，不能连接的点应均匀分布在直线两侧，舍弃离直线较远的点。 2．实验结论 如果画出的v－t图像是一条倾斜的直线，说明小车做速度均匀变化的直线运动。图像和纵坐标轴的交点表示开始计时时小车的速度——初速度。 注意事项 1．开始放开小车时，应使小车靠近打点计时器。 2．先启动打点计时器，等打点稳定后，再放开小车。 3．打点完毕，立即关闭电源。 4．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。 5．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)。 6．在坐标纸上画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。 数据处理的规范要求 (1)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。 (2)明确坐标轴的意义并选取合适标度，既要把数据标注在坐标系中，又要匀称直观，合理分布，大小适中。 (3)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，不在直线上的点应均匀分布在直线两侧；如果图线是曲线，要用平滑的曲线连接各点。 1、根据纸带测量的位移有误差 误差分析 2、作v-t图像不准确有误差 3、铝板的不同部位粗糙程度不完全相同。 4、电源频率不稳定有