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 物体自由下落、飞机起飞、动物奔跑，这些等这些运动中都有速度的变化。怎样探索速度随时间变化的规律呢。 这一节我们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。 知识回顾 结构图 工作电压 学生电源（电压为的交流电源） 220V的交流电源 打点周期 ；当f=50Hz时，每隔T=0.02s的时间打一个点。 知识回顾 【例】下图为某次实验打出的一条纸带，请求出第2、4四点的瞬时速度及物体运动的加速度。 实验思路 思路：利用打点计时器打出的纸带，计算物体各个时刻的瞬时速度，做出物体运动的v-t图像，根据图像可判断物体运动的性质，并求出物体运动的加速度。 一端附有定滑轮的长木板 打点计时器 纸带 小车 细绳 钩码 实验步骤 把附有定滑轮的长木板放在桌面上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在木板上远离滑轮的一端，纸带穿过打点计时器，并连接在小车后面。 把细绳栓在小车上，使细绳跨过定滑轮，并在下面挂上合适的钩码。 把小车停在靠近打点计时器的位置，先接通电源，再放开小车，让小车拖着纸带运动，打完一条后立即关闭电源。 增减所挂钩码数，再做两次实验。 数据处理 选一条点迹最清晰的纸带，舍掉开头一些过于密集的点，找一个适当的点作为计时起点。 为了便于测量，每5个计时点取1个计数点进行测量，则两计数点间的时间间隔。 一次性测出各个计数点到计时起点的距离、、 … 用平均速度代替各点的瞬时速度：，， …。将各计数点对应的时刻和瞬时速度记录表格中。 作v-t图像 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.10 0 0.20 0.30 0.70 0.80 0.40 0.50 以为纵轴，时间t为横轴建立平面直角坐标系，根据表中数据在坐标系中描点。 观察点的分布，大致落在一条直线上，因此用一条平滑的曲线（包括直线）“拟合”这些点，让尽可能多的点处在直线上，不在直线上的点对称的分布在直线两侧。 . . . . . . 小车在重物牵引下运动的v-t图像为一条倾斜的直线，其速度随时间均匀增加 图像的斜率表示小车的加速度，取图像上相距交远的两点对应的坐标，可计算加速度。 实验结论 实验前，应让小车停在靠近打点计时器的位置，这样可以最大限度地利用纸带的有限长度。 实验操作时，必须先接通电源，再释放小车，可以最大限度利用纸带长度。 打完一条纸带后要立即关闭电源，避免计时器线圈过热而损坏。 要避免小车和滑轮相碰损坏，在小车与滑轮相碰前要及时用手按住小车。 电磁打点计时器适用的是低压交流电源，电火花计时器适用的是220V的交流电源。 注意事项 例：在研究匀变速直线运动的实验中，算出小车经过各计数点瞬时速度如下 计数点序号 1 2 3 4 5 6 计数点对应的时刻（s） 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 通过计数点的速度（cm／s） 44.0 62.0 81.0 100.0 110.0 168.0 为了计算加速度，合理的方法是（ ） A．根据任意两计数点的速度用公式算出加速度 B．根据实验数据画出v－t图，量出其倾角，由公式a = tanθ求出加速度 C．根据实验数据画出v－t图，由图线上相距较远的两点所对应的速度、时间，用公式算出加速度 D．依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度 C 例：某物理探究实验小组，使用50 Hz交流电利用打点计时器打出的一条纸带如图所示．A、B、C、D、E为纸带上所选的计数点．每相邻的两个计数点之间有四个小点未画出（计算结果均保留两位有效数字） （1）计数点间的时间间隔为_______s； （2）根据纸带上所测得的数据，打点计时器打下C点时小车的瞬时速度。 0.10 0.34 五、数据处理 1.纸带的选取和测量 在三条纸带中选一条点迹最清晰的纸带，舍掉开头一些过于密集的点迹，找一个适当的点当作计时起点（0点），为了便于测量，每5个计时点取1个计数点，则两个相邻计数点之间的时间间隔是0.1s。 0 1 2 3 五、数据处理 2.计算所取点的瞬时速度 用求平均速度的方法来代瞬时速度 0 1 2 3 1.2cm 1.6cm 2.0cm 2.4cm 平均速度 → 瞬时速度（如何测△x） 将实验数据填入设计好的表格中 位置 0 1 2 3 4 5 时刻t/s 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 速度v/m·s-1 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 数据处理 为了方便测量，舍掉开头一些过于密集的点，找