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 第1节 实验：探究小车速度随时间变化的规律 高中物理必修第一册 实验思路 1、创设实验情境 研究小车在重物牵引下的运动，观察小车的速度是怎样随时间变化的 2、设计实验方案 如何设计此实验？ 需要测量哪些物理量？ 选用什么器材？ 实验器材 刻度尺 纸带 电火花打点计时器 固定夹 小车 槽码 一端带有定滑轮的长木板 细绳 实验步骤 1、如图所示，把附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，连接好电源； 2、把一细绳拴在小车上，使细绳跨过定滑轮，下边挂上槽码，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的位置，先接通电源，再释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一行小点； 5、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。 4、关闭电源，取下纸带。换上新的纸带，重复实验两次； 数据记录 1、纸带的选取 从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，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；若纸带上的点间距较小，可选择相隔0.1s的若干点作为计数点，并在纸带上标明0、1、2、3、4……如图所示 2、数据的测量 用刻度尺测出相邻两计数点间的距离x1、x2、x3、x4…… 3、速度的计算 计算各计数点的瞬时速度，并记录在表格中 同理，计算增减槽码后两次实验的速度，分别填入表中标有v2和v3的两行 小车几个时刻的瞬时速度 位置编号 时间t/s v1/(m·s-1) v2/(m·s-1) v3/(m·s-1) …… 0 0 1 0.1 2 0.2 3 0.3 4 0.4 5 0.5 6 0.6 …… 数据分析 你能从表格中的数据看出小车速度随时间变化的定量关系吗？如果不能，怎么办？ 仅仅由表格中的数据去观察小车速度随时间变化的定量关系不是容易的事，也不够直观。 我们可以在坐标纸上建立直角坐标系，并根据表格中的数据在坐标系中描点作出v-t图像，从而更加直观方便地得出小车速度随时间变化的定量关系 如果有些点难以落在直线/曲线上，应该使它们大致均匀地分布在直线/曲线两侧。这样直线/曲线就更符合实际的规律。 先观察这些点是否在一条直线上，如果是，则用一条直线将尽可能多的点连接起来；如果不是，则用平滑的曲线将这些点连接起来。 注意事项 1、两先两后：实验中应先接通电源，后让小车运动；实验完毕应先断开电源后取纸带。 2、防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，要防止钩码落地和小车与滑轮相撞。 3、选取一条点迹清晰的纸带，适当舍弃点迹密集的部分，适当选取计数点，弄清楚所选的时间间隔T是多少。 4、在坐标纸上画v-t图像时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图像尽量分布在坐标平面中央。 例1：在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中： （1）除打点计时器、小车、一端附有滑轮的长木板、细绳、槽码外，在下面仪器和器材中，必须使用的有 （填选项代号）A．电压合适的50Hz交流电源 B．电压可调的直流电源C．刻度尺 D．秒表 E．天平 AC （2）某同学操作过程中有以下实验步骤：A.拉住小车，将小车移到靠近打点计时器的一端后，放开小车，再接通电源 B.将打点计时器固定在长木板无滑轮的一端，并接好电路 C.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面挂上适当的钩码 D.断开电源，再取下纸带 E.将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔 F.从所打的纸带中选取理想的纸带进行测量分析G．换上新纸带，重复操作两次。（1）其中有错误的步骤是 （填步骤前字母）；应改正为 。（2）将改正后的步骤按合理的顺序补充完整为 。 A 应先接通电源，再放开小车 BECADGF 例2：某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，其相邻点间的距离如图所示，每两个相邻的计数点之间还有4个点未画出，交变电源频率为50Hz。①根据纸带上各个计数点间的距离，计算出打下B、F两个点的瞬时速度值，并填入下表。（结果均保留3位小数） 速度 数值(m·s-1) vB vC 0.479 vD 0.560 vE 0.640 vF 0.400 0.721 ②以A点为计时起点，将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图像。 ③由v-t图像求出小车加速度为 m/s2（结果保留2位小数） v-t图像的斜率即为小车的加速度 可求得a在0.72m/s2~0.82m/s2皆可 ④根据v-t图像判断，在打A计数点时小车的速度为 m/s。（结果保留2位小数） 图像与纵轴的交点的物理意义即为打A点时小车的速度