2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 课件-2024-2025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 CONTENTS 1.能熟练使用打点计时器 2.能从纸带上获取数据计算各点的瞬时速度（近似法） 3.建立v-t图，会“拟合”图线，并根据图像描述速度随时间的变化规律 学习目标 新课引入 世界上第一条商业运行的磁悬浮列车——“上海磁浮”，已于2003年10月1日正式运营。据报道，上海磁浮线路总长33km，一次试车时全程行驶了7min30s，其中以430km/h的最高速度行驶约30s。磁悬浮列车的行驶速度比汽车快得多，是不是它的加速度也会很大？列车的速度变化存在规律吗？怎样探索速度随时间变化的规律呢？ 新课引入 实验思路 要研究小车速度随时间变化的规律，就要想办法测量小车在不同时刻的瞬时速度，而打点计时器具有此功能。如果用打点计时器测量速度，就可以如图所示，把一端带有滑轮的长铝板平放在实验桌上，铝板上放一个可以左右移动的小车，小车一端连接穿过打点计时器的纸带，另一端连接绕过滑轮系有槽码的细绳。小车在槽码的牵引下运动，通过研究纸带上的信息，就可以知道小车运动的速度是怎样随时间变化的。 进行实验 一、实验目的 1.进一步练习使用打点计时器. 2.会利用平均速度求瞬时速度. 3.会利用v－t图像处理实验数据，并根据图像能计算小车的加速度和判断小车的运动情况. 二、实验原理 1.利用纸带计算瞬时速度 根据纸带求出各点的瞬时速度，在 v－t 图象上作出图象，说明物体速度随时间变化的规律。 一般用一小段时间内的平均速度代替。 用某段位移的平均速度表示中间点的瞬时速度 2.用v-t图象表示小车的运动情况 t/s 5 10 15 20 25 0 20 40 60 80 v/m•s-1 3.用利用v­t图像求出小车的加速度。 三、实验器材 打点计时器(带导线)、交变电源、纸带、一端带有定滑轮的长木板、小车、细绳、槽码、刻度尺、复写纸、坐标纸、固定夹。 槽码 小车 细绳 纸带 打点计时器 一端附有定滑轮的长木板 学生电源 刻度尺 四、实验思路 ①木板平放，使滑轮伸出桌面； ②木板远离滑轮的一端固定打点计时器，连接好电路； ③拴细线，穿纸带，挂钩码； ④先接通电源，再释放小车； ⑤断开电源，取出纸带； ⑥换上新纸带，重复操作两次，选择一条点迹清晰的留用。 五、实验步骤 六、实验视频 1. 固定打点计时器时应让限位孔处在长木板的中央位置；滑轮不能过高,细绳应与木板平行 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.实验时要注意保护小车及滑轮，要避免它们被碰坏或跌坏。所以，当小车到达滑轮前及时用手按住它，防止小车从板上掉下来 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 6.打点结束后立即关闭电源 七、注意事项 数据处理 1.瞬时速度的计算 (1)从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开始一些比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个点，作为计数始点，以后依次每五个点取一个计数点，并标明0、1、2、3、4…如图所示。 (2)依次测出01、02、03、04…的距离x1、x2、x3、x4…，填入表中。 位置 1 2 3 4 5 6 长度 x1 x2 x3 x4 x5 x6             各段长度 0～2 1～3 2～4 3～5 4～6               时间间隔             v/(m·s－1)             数据处理 数据处理 2.作出小车运动的v－t图象 (1)定标度、描点：坐标轴的标度选取要合理，应使图象大致分布在坐标平面中央。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) (2)连线：画一条直线，让这条直线通过尽可能多的点，不在线上的点均匀分布在直线的两侧，偏差比较大的点忽略不计，如图所示。 (3)观察所得到的直线，分析物体的速度随时间的变化规律。 数据处理 t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 v1/m·s-1 16.50 21.40 26.30 31.35 36.30 41.25 t/s v/(m.s-1) 舍去！ △v △t （1）图线的特点？ （2）小车的运动规律？ （3）如何求加速度？ 问题 2.作出小车运动的v－t图象 数据处理 （1）图线为直线 （2）从图线上可以可以求出每一时刻的速度 （3）从图线上求出加速度，斜率k=△v/△t=a; a不变的直线运动叫做匀加速直线运动 数据处理 3.利用计算机软件做v-t 图像 数据处理 1 ．（多选）在“练习使用打点计时器”的实验中，下列操作正确的是（ ） A．打点前，小车应靠近打点计时器处，要先接通电源，待计时器开始打点稳定后再释放小车 B．舍去纸带上开头比较密集的点，然后选取计数点 C．打点频率为50 Hz，若每隔四个点取一个计数点，则计数点之间的时间间隔为0.1 s D．实验中应使小车速度尽量小些 ABC 课堂练习 2．某同学在“用打点计时器测速度”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．相邻计数点间的距离如图所示，每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.10 s。（本题计算结果均保留3位有效数字） （1）在实验中，使用打点计时器时应先_________再_________（均选填“释放纸带”或“接通电源”）。 （2）每两个计数点间还有________个点没有标出。 接通电源 释放纸带 4 课堂练习 （3）试根据纸带上各个计数点间的距离，每隔0.10 s测一次速度，计算出打下B、C、D三个点时小车的瞬时速度，并将各个速度值填入下表.       0.640 0.721 0.400 0.479 0.560 课堂练习 课堂小结 实验器材 路实验原理 实验操作 实验数据 槽码牵引小车在长木板上运动，分析纸带，计算小车不同时刻瞬时速度 ①木板平放，使滑轮伸出桌面； ②木板远离滑轮的一端固定打点计时器， 连接好电路； ③拴细线，穿纸带，挂钩码； ④先接通电源，再释放小车； ⑤断开电源，取出纸带； 1、小车的速度随时间的增加而均匀增加 2、小车速度随时间 逐渐增大；相同时间里，速度增量相同… 谢 谢 观 看 At The Edge 千坂 At The Edge, track 1, disc 1 200710.55 XXX - 163 key(Don't modify):L64FU3W4YxX3ZFTmbZ+8/Y7Gnso8vHhUizku9ujquzezlsKOiNwY9dxAvo2tY8zR12sFJK4BdQdiImH5xHiB1PyhY+71xtbkBQWVkhbsNDq1qDqTtpSv+efXxmpwZwiyvSgF+nYmNFrtr1vsraDNqOMLS7r6fvBkpyJ00KHPYA2eBrJU5BZ+sH/wlakBlCOb4crqhodxRSYXPFu27cV7FvTxK9eL6Umr483OVgmOLgon1rbj1IxLhd/AePSY42c5xNoAUFDzhoMuXUHsxJIuVzAfHxyP9YrPS6LWajOu9L718GsjtuBma7z2VLBLXnQLwGxP7D6P4OFkvxtaQu0QZgfzS0LMEGUm8HMdJ2VEZeb86E8sBe9liYfwJynICeIyQBIa624DgYHxETGofxzrSN8qQYvPzUaK7WTCuHGuLQseWMYJxLBzEd5/Eqiv1rqY7yxOOXjIJXEOCqdGBZQ6bBFwfBf2be2ISzvN7pF2sRM= Lavf58.28.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 (3)1、2、3、4…各点的瞬时速度分别为：v1＝、v2＝、v3＝、v4＝…。将计算得出的各点的速度填入表中。 (4)根据表格中的数据，分析速度随时间变化的规律。 $$