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

第二章 匀变速直线运动的研究 寻求一种运动的特点和规律，一般要从某个具体事例开始。 小车在重物牵引下的运动，就是匀变速直线运动的一个具体事例。 本章匀变速直线运动的研究就从研究小车在重物牵引下的运动开始。 探究小车速度随时间变化的运动规律 2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律（1) 【学习目标】 1、进一步练习使用打点计时器，掌握用打点计时器研究物体运动的方法。 2、 会计算各个计数点的瞬时速度。 3 、会根据纸带上计录的数据，在坐标纸上画出v-t图象，学会用图像处理实验数据的科学方法。 实验设计 学生电源，刻度尺 槽码 小车 细绳 纸带 打点计时器 一端附有定滑轮的长木板 一、实验器材 ；纸带；复写纸片；导线；低压交流电源； ；细绳；一端附有滑轮的长木板；槽码； 。 打点计时器 小车 刻度尺 二、实验装置 把一端带有 的 长木板平放在 实验桌上， 木板上放一个可以 左右移动的 ， 小车一端连接穿过打点计时器的 ，另一端连接绕过滑轮系有 的细绳。小车在钩码的牵引下运动，通过研究纸带上的信息，就可以知道小车运动的速度随时间变化情况。 滑轮 小车 纸带 槽码 1、把一端附有滑轮的 放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面,把 固定在长木板上的另一端,连接好电路。 2、把 拴在小车上,使细绳跨过滑轮,下边挂上 ,把 穿过打点计时器,并把纸带的一端固定在 的后面。 3、把小车停在 打点计时器处, 先 后 ,让小车拖着纸带运动,打点计时器会在纸带上打下一系列的点。 4、换上新的纸带,重复实验两次。 5、增减所挂槽码(或在小车上放置重物),按以上步骤再做两次实验。 三、实验步骤 长木板 打点计时器 细绳 槽码 纸带 小车 接通电源 释放小车 靠近 思考讨论 1.如何使细绳与小车保持平行？为什么要平行？ 2.开始释放小车时，小车应该在什么位置？ 3.是先接通电源？还是先释放小车？ 4.怎样防止小车与滑轮相撞？ 5.钩码过多和过少会导致什么样的结果？在纸带上有什么样的体现？ 注意事项 1.调整定滑轮高度使细绳平行于长木板。 2.开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器 3.先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再释放小车，当小车停止运动时及时断开电源 4.要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞，当小车到达滑轮前及时用手按住它 5.小车另一端所挂的钩码个数要适当，避免加速度过大而使纸带上打的点太少，或加速度太小使各段位移无法区别，从而使误差增大 C、I 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 细线与平板不平行 打点计时器接的是直流电源 小车离打点计时器的距离太远 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 例3.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,用打点计时器在纸带上打的点记录小车的运动情况。某同学做此实验时的步骤如下: A.拉住纸带,把小车停在靠近打点计时器的位置,放开纸带,再接通电源; B.将打点计时器固定在长木板上; C.把一条细绳拴在小车上,细绳跨过定滑轮,下面挂上适当的槽码 D.小车停止运动后,直接取下纸带; E.将纸带固定在小车尾部,并穿过打点计时器的限位孔; F.换上新纸带,再重复操作两次,然后从各纸带品选取一条点迹清晰的进行测量并处理数据 (1)其中错误或遗漏的步骤有① ② 。 (2)将以上步骤完善后,其合理的顺序为 。 A D BECADF 一般情况下，舍掉开头点过于密集的点，从清楚的点开始，每5个点选一个计数点，即每间隔4个点为一个计数点，相邻两个计数点之间的时间间隔0.1s ，T=nх0.02s=5х0.02s=0.1s 四、数据处理 1.选计数点 问题1.如果计时点比较密集，开头点过于密集看不清楚，怎样选计数点？一般情况下怎样选点计算比较方便？ 0 2 3 过于密集/不清晰的点 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 2. 测量计数点间的距离 1 2 3 4 5 0 x1 x2 x3 x4 x5 1 2 3 4 5 0 x1 x2 x3 x4 x5 问题2：测量距离有两种方法 ：一种是直接测量两个相邻计数点之间的距离，一种是测出各个计数点到初始点的距离，哪 种方法误差小些？ 3. 计算各点的瞬时速度 第一种情况v1= ; v2= ; v3= ；v4= ，v5= 。 第二种情况v1= ; v2= ; v3= ；v4= ，v5= 。 (x1+x2)/2T (x2+x3)/2T (x3+x4)/2T (x4+x5)/2T (x5+x6)/2T x2/2T (x3-x1)/2T (x4-x2)/2T (x5-x3)/2T (x6-x4)/2T 例4：如图为打点计时器打出的一条纸带，0、1、2、3、4、5是我们在纸带上所选的计数点，相邻计数点之间有4个点没有标出，已测出x1=24cm,x2=28cm,x3=32cm,x4=36cm,x5=40cm,x6=44cm,试求打点计时器打下1、2、3、4、5各点时的瞬时速度，填入下表中。 计数点 0 1 2 3 4 5 6 时刻/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 速度/m·s－1 …… …… 2.6 3.0 3.4 3.8 4.2 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 计数点 0 1 2 3 4 5 6 时刻/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 速度/m·s－1 …… 2.6 3.0 3.4 3.8 4.2 …… 4.在下面的坐标纸上作出速度-时间图像 作v-t图像的方法步骤: 1.建立直角坐标系 2.描点 3.连线 问题3:由于实验存在误差，所以有些实验数据不可能完全在一条直线上 ，应该怎样连线？ （1）让尽可能多的点在直线上； （2）不在直线上的点均匀分布在直线的两侧； （3）偏差比较大的点舍去。 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 5.求出加速度 加速度 a=Δv/Δt =4.0m/s2 Δt Δv P Q Δt=tQ-tP=0.5s Δv=vQ-vP =（5.0-3.0）m/s =2.0m/s 计数点 0 1 2 3 4 5 6 时刻/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 速度/m·s－1 …… 2.6 3.0 3.4 3.8 4.2 …… 问题4:求加速度时，一种方法是从列表中任取两组数据求出Δv和Δt，然后代入公式a=Δv/Δt求解。另一种方法是在v-t图像上取一段时间Δt，找出对应的Δv ，代入公式a=Δv/Δt求解。哪一种方法更好？ Δt 取大一些还是小一些？ Δt Δv Δt Δv 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 例1.在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验时,下列给出的器材中，有一部分已经选好了，请选出还需要的器材． A．电磁打点计时器　　　　 B．天平　 C．低压交流电源 D．低压直流电源 E．细绳和纸带 F．钩码和小车 G．秒表 H．一端有滑轮的长木板 I．刻度尺 选出的器材有A、E、F、H，还需要________(填字母)． 例2.用电磁打点计时器、光滑平板、小车等器材探究小车速度随时间变化的规律，如图所示是某同学即将释放小车前的实验装置图．该装置图中有3处明显错误，它们分别是： (1)___________________________________________； (2)___________________________________________； (3)___________________________________________． $$