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

第二章 第1节 实验：探究小车 速度随时间变化的规律 日期： 高一物理组 1、练习打点计时器的使用； 2、探究小车速度随时间变化的规律，会利用纸带求小车的瞬时速度； 3、会利用图像法处理实验数据。 素养目标 寻求一种运动的特点和规律，一般要从某个具体事例开始。这节课我们就研究小车在重物牵引下的运动，小车的速度随时间是如何变化的呢？需要测量哪些物理量？又该如何设计实验呢？ 问题 ？ 实验思路 研究速度随时间变化的规律 测量不同时刻的瞬时速度 打点计时器测瞬时速度 极限思想 小车带动纸带运动，打出点迹 数据分析 列表法 图像法 实验结论 学生电源 钩码 小车 细绳 纸带 打点计时器 一端附有定滑轮的长木板 刻度尺 定滑轮：一方面可以改变力的方向。另一方面可以调节绳子高度，使绳子与长木板保持平行 实验器材 实验步骤（教师演示） 1.如图所示，安装器材，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，先接通电源，后释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列小点。 4.增减槽码，换上新纸带，重复实验两次。 数据记录 1.为了便于测量，舍掉开头一些过于密集的点，找一个适当的点作计时起点（计数0点）。 2.每5个点(相隔0.1 s)取1个计数点进行测量(如图所示，相邻两点中间还有4个点)。 3.数据采集：量出各个计数点到计时零点的距离d1、d2、d3… 算出相隔两个点的距离 4.计算各计数点的瞬时速度 5.数据记录 思考：根据表中数据，小车随时间变化有什么规律？有什么好方法可以形象的看出小车速度随时间变化的规律？ 绘制 v-t 图像，分析速度与时间的定量关系 以速度 v 为纵轴、时间 t 为横轴建立直角坐标系；标出物理量和单位； 合理标定横纵坐标轴分度； 根据数据表格中的数据，在坐标系中描出坐标点； 用一条平滑曲线（包括直线）“拟合”这些点。如果有些点难以落在曲线上，画图线时要使它们大致分布在曲线两侧，偏离太远的舍弃。 就是为了使偏大或偏小的误差尽可能地抵消，所以图像也是减小误差的一种手段. 由图像可以看出，图线为直线（斜率为k），速度随时间均匀变化，所以本实验中小车做的是一个速度均匀变化的直线运动。 思考：量出倾角α可不可以求斜率？ 通过对图像分析，你认为小车的速度有什么规律？ 数据分析 小车的速度与时间成线性相关； 小车的速度随时间均匀变化； 小车运动过程中加速度保持不变 1．在探究小车速度随时间变化规律的实验中，下列说法中正确的是（　） A．必须选择点迹清晰的纸带，而且应以打点计时器打的第一个点做为第一计数点 B．根据实验数据画出v-t图像，量出其倾角，由公式a=tanα求出加速度 C．应先接通电源，待打点计时器开始打点后再释放小车 D．作v-t图像时，所描曲线必须经过每一个点 C 当堂巩固 2.为研究实验小车沿斜面向下运动的规律，把打点计时器纸带的一端固定在小车上，小车拖动纸带运动时，纸带上打出的点如图2.1-5所示。 （1）某同学用以下方法绘制了小车运动的v-t图像。先把纸带每隔0.1 s剪断，得到若干短纸条。再把这些纸条并排贴在一张纸上，使这些纸条下端对齐，作为时间坐标轴，标出时间。最后将纸条上端中心连起来，于是得到v-t图像。请你按以上办法（用一张薄纸压在图2.1-5上，复制得到纸带）绘制这个v-t图像。 （2）这样做有道理吗？说说你的看法。   3.在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，打点计时器接 在低压交流电源上，电源频率为 <m></m> ，某同学在打出的纸带上每5个点取一个计数点，共取了 <m></m> 、 <m></m> 、 <m></m> 、 <m></m> 、 <m></m> 、 <m></m> 六个计数点（每相邻两个计数点间的四个点未画出），如图甲所示.从每 一个计数点处将纸带剪开分成五段（分别为 <m></m> 、 <m></m> 、 <m></m> 、 <m></m> 、 <m></m> 段），将这五段纸带由短到长紧 靠但不重叠地粘在 <m></m> 坐标系中，如图乙.（提示：小车运动过程中中间时刻速度等于该段过程 的平均速度） （1）若在图乙 <m></m> 坐标系中用最简洁的方法作出能表示 <m></m> 关系的图线，其中___轴相当于 <m></m> 轴，___轴相当于 <m></m> 轴.（均填“ <m></m> ”或“ <m></m> ”） <m></m> <m></m> （2）从计数点 <m></m> 开始计时，为求出 <m></m> 时刻的瞬时速度， 需要测出___段纸带的长度. <m></m> （3）若测得 <m></m> 段纸带的长度为 <m></m> ， <m></m> 段纸带的长度 为 <m></m> ，则可求出加速度的大小为___ <m></m> . 2 $$