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 小车的速度随时间变化的规律 第二章 匀变速直线运动的研究 1．进一步练习使用打点计时器． 2．利用v-t图像处理数据，并据此判断物体的运动性质．（重点） 3．能根据实验数据求加速度．(难点） 学习目标 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 4 实验基础梳理 实验目的 1．巩固打点计时器的使用、纸带数据处理和测量瞬时速度的方法。 2．通过实验探究，体验如何从实验中获取数据，学会利用图像处理实验数据的科学方法。 3．知道小车在重物牵引下运动速度随时间变化的规律。 实验原理 1．利用纸带计算瞬时速度：以纸带上某点为__________取一小段位移，用这段位移的平均速度表示这点的__________。 2．用v－t图像表示小车的运动情况：以速度v为____轴、时间t为____轴建立直角坐标系，用描点法画出小车的v－t图像，图线的______表示加速度的大小，如果v－t图像是一条倾斜的直线，说明小车的速度是______变化的。 中间时刻 瞬时速度 纵 横 斜率 均匀 实验方案 打点计时器测量速度和时间 本槽码牵引小车在长木板上运动 实验器材 　打点计时器、学生电源、复写纸、纸带、导线、一端带有滑轮的长木板、小车、细绳、槽码、刻度尺、坐标纸。 实验步骤 1．如图所示，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，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，下边挂上合适的槽码，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行，然后把纸带穿过打点计时器，并把纸带的另一端固定在小车后面。 3．把小车停在靠近打点计时器处，先启动计时器，后释放小车，让小车拖着纸带运动，于是打点计时器就在纸带上打下一行小点。随后，立即关闭电源。 4．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。 实验步骤演示 纸带的处理 舍掉开头过于密集的点，从清楚的点开始,若纸带上点与点之间的距离较小，每五个计时点取一个计数点 ,依次标号为0，1，2，3，4，5 （间隔不再是0.02s）（但要看具体情况灵活选定）； 0.10s 0.10s 过于密集不清晰的点 问题1：怎样分析和选取纸带上的点？ 处理的纸带 例：求3这个计数点的速度： v3 = v24 = ——— x 24 2△t x1 x2 x3 x4 x5 问题2：如何计算出所取点的瞬时速度？ n 0 1 2 3 4 5 6 v /(m·s-1) 0.10 0.21 0.30 0.39 0.52 0.58 0.80 v /(m·s-1) 0 1 2 3 4 5 6 7 t/10-1s 1.选择合适标度建立坐标系 2.描点 3.连线拟合 注意： 1.不能使用折线 2.使点迹均匀分布 在两侧 3.尺规作图 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 >实验所得的数据点并不是严格在一条直线上，怎么画这条直线才能够反映小车运动时速度随时间变化的规律？ 让直线通过尽可能多的点，并且让不在线上的点比较均匀的分布在直线的两侧。 v /(m·s-1) 0 1 2 3 4 5 6 7 t/10-1s 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 实验结论 ① 图线的特点？ 一条倾斜直线 ② 小车的运动规律？ 速度随时间均匀变化 ③ 如何求加速度？ ④a的特点？ 不变 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时点取一个计数点，即时间间隔t＝0.1 s。 7.在坐标纸上画v－t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。 典例探究分析 【例】在“探究小车速