2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 课件-2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

第二章 匀变速直线运动的研究 实验：探究小车速度随时间变化的规律 物体的运动通常是比较复杂的，物体的运动规律各不相同。 滑板车 滑板车、导弹发射、老虎捕食等这些运动中都有速度的变化。 怎样探索速度随时间变化的规律呢？ 老虎捕食 导弹发射 导入新课 寻求一种运动的特点和规律，一般要从某个具体事例开始。这一节我们研究小车在重物牵引下的运动，看看小车的速度是怎样随时间变化的。 要想知道速度随时间变化的规律，必须知道物体在一系列不同时刻的速度。我们可以用频闪相机拍下运动的变化，但是这样还不故精确，为此我们要借助打点计时器。 实验思路 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。 如何设计此实验？ 把一端带有滑轮的长木板平放在实验桌上，木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。 滑轮 小车 槽码 纸带 打点计时器 细绳 长木板 需要测量哪些物理量？ 0 1 2 3 4 5 D E F G Δx Δt 用直尺测量各个计数点间的距离，或各计数点到0点的距离。 △t ＝？ △x ＝？ 进行实验 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.换上新纸带，重复实验两次。 5.增减所挂槽码，按以上步骤再做两次实验。 注意事项 （1） 固定打点计时器时应让限位孔与小车后的_________正对；调节定滑轮的高度,使细绳与长木板_______。 纸带夹 平行 （2） 开始释放小车时，应使小车靠近_____________。 打点计时器 （3）在小车到达定滑轮前及时用手按住它，防止小车从木板上掉下来。 （4） 小车另一端所挂的槽码个数要_______，避免纸带上打的点太疏或太密。 适当 （5） 打点结束后立即___________。 关闭电源 数据记录与处理 1.纸带的选取与测量 (1)为了便于测量，一般舍掉开头一些过于密集的点迹，找一个适当的点作计时起点。 (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个点未画出)。 (3)数据采集：量出各个计数点到计时零点的距离d1、d2、d3… 2.不同计数点的瞬时速度计算 各个计数点的瞬时速度： (2)数据记录 位置编号 0 1 2 3 4 5 6 时间 t / s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 v1 / (m·s-1) v2 / (m·s-1) v3 / (m·s-1) 数据分析 1.以时间t为横轴、速度v为纵轴、建立直角坐标系。 2.根据表中的v、t数据，在坐标系中描点作出v-t图像。 3.通过观察、思考，找出这些点的分布规律。 4.让尽可能多的点处在直线上，不在直线上的点应对称地分布在直线两侧。 可以考虑用v-t 图像分析速度v与时间t的定量关系。 v(m/s) t/s 描点连线作图 0　0.1　0.2　0.3　0.4　0.5 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 △t △v t/s v/(m.s-1) 问题 图线的特点？ 小车的运动规律？ 如何求加速度？ 如果这些点不在一条直线上，怎么办？ 实验结论 小车的速度随时间均匀增加 实验视频演示 探究一　实验原理与操作 例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________。 C、I (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)。 C 先启动电磁打点计时器，再放开小车 BECDA 训练1 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____________，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)使用打点计时器分析小车运动情况的实验中，有以下基本步骤： A.释放小车让小车带着纸带运动 B.固定好纸带 C.把打点计时器固定在带定滑轮的长木板上 D.接通电源进行打点 以上步骤的正确顺序是________。 电火花计时器 交流 靠近 CBDA 探究二　数据处理与误差分析 例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： (2)根据上表中的数据，在上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__________________________________________________。 计数点序号 B C D E 计数点对应的时刻t/s 0.1 0.2 0.3 0.4 打下计数点时小车的速度v/(m·s－1) 0.25   0.45   (3)根据作出的v－t图线可得小车运动的加速度为________m/s2。 0.35 0.55 小车的速度随时间均匀增加 1.0 训练2 某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”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0、1、2、3、4、5、6共7个计数点，计数点间的距离如图甲，相邻的计数点之间的时间间隔为T＝0.10 s。 (1)根据纸带上的数据，该同学已将1、2、3、5点对应时刻的瞬时速度进行计算并填入表中，请你将4点对应时刻的瞬时速度填入表中(结果保留3位有效数字)。 瞬时速度 v1 v2 v3 v4 v5 数值/(m·s－1) 0.165 0.214 0.263 ____ 0.363 0.314 (2)将求出的各个时刻的瞬时速度标在如图乙坐标系中，并画出小车的速度随时间变化的关系图像。 (3)由图像求出小车的加速度大小为a＝________m/s2(结果保留3位有效数字)。 (4)如果实验时的电压变成210 V，而做实验的同学并不知道，则加速度的测量值________(选填“大于”“小于”或“等于”)实际值。 乙 0.500 等于 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.33 $