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 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 作者编号：43999 速度是描述物体运动快慢的物理量，用它可以描述物体的具体运动情况。我们可以通过机动车的速度计得知机动车某时刻的速度大小。 小明同学利用课余时间自己想办法探究物体的运动规律。他利用频闪相机在公路旁拍摄了摩托车运动的情景，他拍摄的照片如图所示： 根据照片，如何研究摩托车的运动规律？ 要知道摩托车在不同时刻的速度 新课导入 作者编号：43999 1.进一步练习使用打点计时器。 2.能从纸带上获取实验数据计算各点的瞬时速度。 3.学会用图像法处理实验数据,并能根据v-t图像描述小车运动速度随时间的变化规律。 学习目标 作者编号：43999 实验：探究小车速度随时间变化的规律 一、实验目的 探究小车速度随时间变化的规律；练习使用打点计时器。 要探究一个物体的运动随时间变化的规律，必须知道物体在不同时刻的速度，直接测量瞬时速度是比较困难的，我们可以借助打点计时器先记录物体在不同时刻的位置，再通过对纸带的分析，计算得到相应时刻的瞬时速度。 二、实验思路 新知学习 作者编号：43999 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。 三、设计实验 新知学习 作者编号：43999 电源，刻度尺 钩码 小车 细绳 纸带 打点计时器 一端附有定滑轮的长木板 1.实验器材 新知学习 作者编号：43999 2.实验原理 以纸带上某点为中间时刻取一小段位移，用这段位移的平均速度表示这点的瞬时速度，再用描点法画出小车的v-t图象，图线的倾斜程度表示加速度的大小。 0 1 2 3 4 5 D E F G Δx Δt 新知学习 作者编号：43999 四、实验步骤 1.按图所示,把一端带有滑轮的长木板平放在实验桌上,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,连接好电路。 新知学习 作者编号：43999 2.把一条细绳拴在小车上,使细绳跨过定滑轮,下边挂上合适的钩码。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,随后立即关闭电源,取下纸带。 4.增减所挂的钩码(或在小车上放置重物),更换纸带,再做两次实验。 新知学习 作者编号：43999 1.纸带计时起点的选择： 选取点迹清晰的纸带，舍掉开头过于密集的点，从清楚的点开始，可选择相隔0.1 s（或更短）的若干计数点进行测量，依次标号为0、1、2、3、4、5…….测量各计数点到0点的距离x。 . . . 图中相隔0.08s为一个计数点 0 1 2 3 4 五、数据处理与数据分析 新知学习 作者编号：43999 2.计数点瞬时速度的求法 例题：如下图所示求纸带经过计数点2时的瞬时速度。 0 1 2 3 △x2 △x3 △x1 △x0 用计算较准确的平均速度来代替某点的瞬时速度。 参考答案： 新知学习 作者编号：43999 数据处理：(1)表格法: ①测量各计数点1、2、3、……到计时起点0的距离x。 ②分别计算出与所求点相邻的两计数点之间的距离Δx1、Δx2、Δx3、……。 ③根据△x和△t计算纸带在相邻计数点间的平均速度v 位置 0 1 2 3 4 5 6 7 时刻t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 x/(m)                 △x/(m)                 v/(m·s-1)                 新知学习 作者编号：43999 位置 0 1 2 3 4 5 时间t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 v1/m·s-1 v2/m·s-1 ④同理：计算增减钩码后两次实验的速度并将数据填入下表 新知学习 作者编号：43999 (2)图像法（v - t 图像） ① 根据所得数据，选择合适的标度建系（图像尽量分布在整个坐标系内） ② 根据所得数据确定点的位置，观察和思考点的分布规律。 ③ “拟合”图像 新知学习 作者编号：43999 位置 0 1 2 3 4 5 t / s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 v/m·s-1 0.30 0.45 0.60 0.74 0.89 1.03 t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.2 1.0 0.8 0.6 0.4 v/(m·s-1) 从点的分布看：这些点应该在一条直线上。 画出一条直线，让尽可能多的点处在这条直线上，其余均匀分布，去掉偏差太大的点。 新知学习 作者编号：43999 六、实验注意事项和误差分析 (1)开始释放小车时,应使小车靠近打点计时器。 (2)应该是先接通电源,再释放小车。 (3)实验完毕断开电源,取下纸带。 (4)如打出的点较轻或是短线时,应调整振针距复写纸的高度。 1.实验注意事项 新知学习 作者编号：43999 (5)选择理想的纸带,“理想”是指纸带上的点迹清晰,舍弃点密集的部分,适当选取计数点(注意计数点与计时点的区别),弄清楚所选时间间隔T等于多少秒。 (6)每打好一条纸带,将定位轴上的复写纸换个位置,以保证打点清晰。 (7)不要分段测量各段位移,应尽可能地一次测量完毕(可先统一量出各计数点到计数起点0之间的距离)。 新知学习 作者编号：43999 (1)木板的粗糙程度不同,摩擦不均匀。 (2)根据纸带测量的位移有误差,从而计算出的瞬时速度有误差。 (3)作v-t图像时单位选择不合适或人为作图不准。 2.误差分析 新知学习 作者编号：43999 t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.2 1.0 0.8 0.6 0.4 v/(m·s-1) 结论：小车 v-t 图线是一条斜直线，则小车做速度均匀变化的直线运动 七、实验结论 新知学习 作者编号：43999 1.关于“探究小车速度随时间变化的规律”的实验操作,下列 说法错误的是 (　　) A. 长木板不能侧向倾斜,但可以一端高一端低 B. 在释放小车前，小车应紧靠在打点计时器上 C. 先接通电源,待打点计时器开始打点后再释放小车 D. 要在小车到达定滑轮前使小车停止运动 B 当堂检测 作者编号：43999 2.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,下列措施中,有利于减小纸带因受到摩擦而产生的误差的是( ) A.改用直流6 V的电源 B.电源电压越低越好 C.小车后面的纸带夹与限位孔正对 D.纸带不要穿过限位孔 C 当堂检测 作者编号：43999 3.某同学按如图所示的装置做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验。 (1)图中仪器A叫作电火花计时器,使用220 V (选填“交流”或“直流”)电源,释放小车前,小车应停在 (选填“靠近”或“远离”)仪器A的位置。 (2)使用打点计时器来分析物体运动情况的实验中,有以下基本步骤: A.松开纸带让小车带着纸带运动 B.穿好纸带 C.把计时器固定好 D.接通电源,进行打点 以上步骤的正确顺序是 。 【答案】 (1)交流 靠近 (2)CBDA 当堂检测 作者编号：43999 4.左图是用小车拖动、用打点计时器打出的一条纸带,A、B、C、D、E为在纸带上所选的计数点。相邻两计数点间的时间间隔为0.1 s,则: (1)打点计时器打下B、C、D点时小车的瞬时速度分别为vB= m/s、vC= m/s、vD= m/s。(结果均保留2位有效数字) (2)在右图中作出速度-时间图像。 【答案】 (1)0.26 0.30 0.34 (2)如图所示 当堂检测 作者编号：43999 探究小车速度随时间变化的规律 实验目的与实验思路 设计实验 实验步骤 安装器材，多次进行实验并记录数据 数据处理与数据分析 实验注意事项和误差分析 实验结果 课堂总结 作者编号：43999 $$