2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 k课件-2024-2025学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

第1节　实验：探究小车速度随时间变化的规律 学习目标 1.进一步巩固打点计时器的使用及利用纸带测量瞬时速度。 2.探究小车在重物的牵引下运动的速度随时间变化的规律。 3.能对实验数据进行记录并会用图像法分析数据，从而形成结论。 结构图示 工作电压 打点方式 打点周期 记录信息 电火花计时器 电磁打点计时器 220 V交流电 8V交流电 周期性产生电火花 振针周期性上下振动 0.02 s 0.02 s 位移、时间 知识回顾 二.实验装置示意图(原理) 第1节　实验：探究小车速度随时间变化的规律 一.实验目的 1.巩固打点计时器使用、处理数据:用纸带会算瞬时速度，加速度 2.知道小车在重物牵引下运动速度随时间变化的规律 三.实验器材 打点计时器、学生电源、复写纸、纸带、导线、一端带有滑轮的长木板、小车、细绳、槽码、刻度尺、坐标纸 1.如图，把一端带有滑轮的长木板平放，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。 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(纸带与木板平行) 3.先接通电源，然后放开小车，让小车拖着纸带运动，打完一条后立即关闭电源，后在取下纸带(小车应由紧靠打点计时器处开始释放，在撞击长木板末端前应用手按住小车让其停止运动,防止小车从木板上掉下来。) 四.实验步骤 4.换纸带，重复多次实验。 开头过于密集的点舍掉，若纸带上点与点之间的距离较小，可取多个间隔（一般取5个间隔）为一个计数间隔时间（间隔不再是0.02s）（但要看具体情况灵活选定）；原则上取六、七个计数点为宜；给选取的点加标记。 五.数据处理 0 1 2 3 4 5 6 7 x1 x7 x4 x3 x2 x6 x5 问题1.怎样分析和选取纸带上的点？ 2.打出的是短线而不是点是什么原因？ 原因：振针距离复写纸的太近，出现这种情况应该调整一下振针距离复写纸的高度，使之增大一些。 问题2.如何计算出所取点的速度？(每两点之间的间隔时间为T) 第n个点的瞬时速度: 加速度如何计算？ 0 1 2 3 4 5 6 7 x1 x7 x4 x3 x2 x6 x5 实验结论: 图象法(v-t)(实验中的数据） 作图步骤： （2）描点 （3）作图 （1）建系 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 0 1 2 3 4 5 6 t/×10-1s v/(m/s) 位置编号 时间t/s v/(m/s) 1 0.1 0.30 2 0.2 0.45 3 0.3 0.60 4 0.4 0.74 5 0.5 0.89 6 0.6 1.03 ∆v ∆t 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。 六、注意事项 1.放开小车时,应使小车靠近打点计时器.纸带、细线与木板平行,钩码合适 2.先启动打点计时器，等打点稳定后，再放开小车。 3.打点完毕，立即关闭电源。 4.选取一条点迹清晰的纸带，舍掉开头点迹密集部分，选取适当的计数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的时间间隔T等于多少。 5.不要分段测量各段距离，应尽可能地一次测量完毕(可统一量出各计数点到计时起点的距离)。 6.在坐标纸上画v－t图像时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图像大致布满坐标纸。 偶然 误差 系统 误差 系统 误差 产生原因 减小方法 七、误差分析 根据纸带测量的位 移有误差，计算误差 测量各计数点到起始点的 距离而不是直接测量相邻 计数点间的距离 作v－t图象不准 确有误差 木板的粗糙程度 不完全相同 实验中作图时应选取 合适的坐标单位 尽量选粗糙程度均 匀的木板 1.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中， (1)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.低压交变电源 D.低压直流电源 E.细绳和纸带 F.槽码和小车 G.秒表 H.一端有滑轮的长木板 I.刻度尺 选出的器材有AEFH，还需要________。 (2)某同学按照以下步骤进行操作： A.换上纸带重复做三次，选择一条较为理想的纸带； B.将电磁打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，接上电源； C.把小车停在靠近电磁打点计时器的地方，先放开小车，再启动电磁打点计时器； D.断开电源，取下纸带； E.把一条细绳拴在小车前端，绳跨过滑轮挂上槽码，把纸带固定在小车后端并让纸带穿过电磁打点计时器的限位孔。 以上步骤有错误的是________(填步骤前的字母)，应更正为____________________________；步骤合理的顺序是________(填步骤前的字母)。 解析　(1)在本实验中，不需要测量小车和槽码的质量，因此不需要天平，电磁打点计时器使用的是低压交变电源，因此不需要直流电源，同时电磁打点计时器记录了小车的运动时间，因此不需要秒表。测量点迹间的距离需要刻度尺，所以还需要的器材是C、I。 (2)以上步骤有错误的是C，应先启动电磁打点计时器，再放开小车。 根据组装器材、进行实验、数据处理的顺序，操作步骤顺序为：BECDA。 2.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，打点计时器的工作频率为50 Hz，如图甲所示是一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E、F、G为计数点，相邻计数点间还有四个点未画出。 (1)根据运动学有关公式可求得vB＝16.50 cm/s，vC＝_ _cm/s， vD＝26.30 cm/s……； (2)利用求得的数值在图乙所示的坐标系中作出小车的v－t图线(以打A点时开始计时)，并根据图线求出小车运动的加速度a＝________ m/s2； (3)将图线延长使其与纵轴相交，交点的纵坐标是________ cm/s，此速度的物理意义是_________ 3. 在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，打点计时器使用的交变电源的频率为50 Hz，记录小车运动的一段纸带如图所示，在纸带上选取A、B、C、D、E、F六个计数点，相邻两计数点之间还有四个点未画出。 (1)由纸带提供的数据求出打下C、E两点时小车的速度，填入下表： 计数点序号 计数点对应的时刻t/s 打下计数点时小车的速度v/(m·s－1) B 0.1 0.25 C 0.2   D 0.3 0.45 E 0.4   (2)根据上表中的数据，在下图中作出小车运动的v－t图线，分析可知小车速度随时间变化的规律为____________________________。   (3)根据作出的v－t图线可得小车运动的加速度为________m/s2。 答案　(1)0.35　0.55　 (2)见解析图 小车的速度随时间均匀增加 　(3)1.0 4. 如图是小球沿斜面滚下的频闪照片，照片中相邻小球像间的时间间隔是0.1 s，这样便记录了小球运动的时间。小球运动的位移可以通过刻度尺读出。   (1)试作出小球滚下过程的v－t图像； (2)求出小球滚下过程的加速度大小。 答案　(1)见解析图　(2)3.5 m/s2 5.某同学在玩具赛车场看赛车比赛时，用相机连拍功能对某玩具赛车进行了连拍，然后他把连拍后的照片对应赛道位置排列好，如图所示。已知该相机的连拍频率是每秒10张，照片与实物的比例为1∶10。为了判断该赛车的运动情况，该同学对整理好的照片进行了研究。请根据图中数据回答下列问题：   (1)该照相机连拍时，其拍摄周期为T＝________s。 (2)图中从左向右玩具赛车在第二个位置的速度v2＝________m/s，在第五个位置的速度v5＝________m/s。 (3)该玩具赛车在连拍时间内的平均加速度a＝________m/s2。 答案　(1)0.1　(2)2.6　3.2　(3)2