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 第1节 实验：探究小车速度随时间变化的规律 高中物理 必修1 17 九月 2025 第1节 实验：探究小车速度随时间变化的规律 一、实验目的、实验原理 1、打点计时器可以直接测量哪些物理量？ 时间、位移 2、使用打点计时器可以间接测量哪些物理量？ 两点间的平均速度→某点的瞬时速度→加速度 3、根据纸带上给出的数据，如何求2、4两点的速度和纸带运动的加速度？ 实验目的： 练习使用打点计时器； 利用纸带求小车运动的瞬时速度； 根据实验数据画v～t图象，并由图象计 算小车的加速度和判断小车的运动情况； 实验原理： 1、利用纸带计算瞬时速度 2、用v～t图象表示小车的运动情况， 如果v～t图象是一条倾斜的直线， 说明小车的速度是均匀变化的； 第1节 实验：探究小车速度随时间变化的规律 二、实验方案、实验步骤 实验方案（设计思路）： 1、测量小车在不同时刻的 、可用 测量； 2、小车在 的牵引下运动，通计算 上的数据，求得小车 运动的瞬时速度； 3、用描点法画出小车的 图象，探究速度与时间的关系； 实验器材： 电磁打点计时器、低压交流电源、导线、纸带、复写纸片、小车、细绳、一端附有滑轮的长木板、刻度尺、槽码； 瞬时速度 打点计时器 槽码 纸带 v～t 实验步骤： 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，挂槽码； ④先接通电源，再释放小车； ⑤先断开电源，后取下纸带； ⑥换上新纸带，重复操作两次，选择一条点迹清晰的留用； ⑦适当增减所挂钩码，重复步骤③～⑥； 安装、操作注意事项： 1、电磁打点计时器限位孔位于长木板的中线位置； 2、调节滑轮高度使细绳与木板平行； 3、小车由靠近打点计时器处开始释放，在 撞击长木板末端前应让小车停止运动 ， 防止小车从板上飞落； 4、先接通电源，后释放小车带动纸带运动； 5、打点结束后立即关闭电源； 6、牵引小车的槽码个数要适当，以免小车速度过大而使纸带上的点太少， 或者速度太小而使各段位移差别不大，增大误差； 第1节 实验：探究小车速度随时间变化的规律 三、数据处理、实验误差 探究1： 1、如何选择纸带上合适的点？ 选择纸带中最清晰的一条，舍掉开头过于密集的点，从清楚的点迹开始标记； 2、如何标记计数点（计数点）？ 一般第1个计数点标记为0；每隔5个间隔（可不可以取其它时间间隔？） 取一个计数点，依次标记0、1、2…（或、O、A、B、C、D … ）； 3、如何计算各计数 点的瞬时速度 ？ 筛选纸带、计算瞬时速度： 0 1 2 3 △x0 △x1 △x2 △x3 1、选纸带 2、选点、标点 3、测量 4、计算瞬时速度 记录数据，描点法作v～t图象： 计数点 0 1 2 3 4 5 6 t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 x/cm 0.91 1.40 1.90 2.40 2.91 3.42 3.94 v×10-2/m•s-1 4.95 5.00 5.05 5.10 5.15 v×10-2m/s) 0 1 2 3 4 t×10-1/s 1 2 3 4 5 5 6 • • • • • • • 用描点法画v～t图象： 1、根据所得数据，选择合 适的标度建立坐标系 ； 图象尽量占据坐标平面大部分面积； 2、根据测算数据确定点的位置、观察分布规律； 3、“拟合”图象： 从数据点的分布可以判定这些点应该在一条直线上； 画一条直线，让尽可能多的点处在这条直线上，其余均匀分布在直 线两侧，去掉偏差太大的点（错误点）； 产生原因 减小方法 偶然误差 系统误差 根据纸带测量的位移有误差 一次测量完成各计数点到起始点的距离，不能分别测量相邻计数点间的距离求和 作图有误差 作v-­t图像时，注意坐标轴单位长度的选取，使v、t数据点尽量分布在整个坐标平面 木板的表面状况不完全相同 选用表面状况尽量相同的木板 探究2：实验有哪些实验误差？怎样减小这些实验误差？ 第1节 实验：探究小车速度随时间变化的规律 课时练习 练1：根据打点计数器打出的纸带，可以不用公式计算就能直接得到的物理量是 ( ) A、时间间隔 B、位移 C、加速度 D、平均速度 AB 练2：一学生在练习使用打点计数器时，纸带上打出的不是圆点，而是短线，这可能是因为（ ） A、打点计数器错接在直流电源上 B、电源电压不稳定 C、电源的频率不稳定 D、振针压得过紧 D 练3：一个实验小组做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验。 1、某同学发现用一条纸带穿过电磁打点计时器有图中的两种穿法。你认为 （甲、乙）的穿法效果更好； 2、完成实验后，小明用刻度尺测量纸带点间距离时如图所示，B点的读数 是 cm，已知打点计时器每隔0.02s打一个点，则B点对应的速度 vB= m/s。(结果均保留三位有效数字)； 有效数字：从左边不为0的数字数起，一直到最后一位数字的个数； 甲 3.00 1.35 18 练4： 在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，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、一端有滑轮的长铝板 I、刻度尺 选出的器材有AEFH，还需要 ； C、I 练5：在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，用打点计时器在纸带上打的点记录了小车的运动情况。某同学做此实验时的步骤如下： A、拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，放开纸带，再接通电源； B、将打点计时器固定在长木板上，并接好电路； C、把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下面挂上适当的槽码； D、小车停止运动后，直接取下纸带； E、将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔； F、换上新纸带，再重复操作两次，然后从各纸带中选取一条点迹清晰的 进行数据处理； 1)请指出其中错误或有遗漏的步骤并改正： ① ；② ； 2)将以上步骤完善后，其合理的顺序为： ； A中应先接通电源，再放开纸带 D中取纸带前应先断开电源 BECADF 练6：某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”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，其相邻计数点间的距离如图所示，每两个相邻的计数点之间还有4个点未画出，打点计时器所接交流电源的频率为50Hz； 1)试根据纸带上各个计数点间的距离， 计算出打下B、F两个点时小车的瞬时 速度，并将计算结果填入下表中(保留三位有效数字)； 2)以A点为计时起点，将B、C、D、E、F对应 各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中，并 作出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线； vB vC vD vE vF 数值(m/s) 0.479 0.560 0.640 0.400 0.721 规范：尺规画直线 21 练6： 3）由所作速度～时间图象求出小车的加速 度为 m/s2； 4）根据v­～t图象判断，在打计数点A时， 小车的速度vA= m/s； 5）若在实验过程中打点计时器使用 的交流电的频率实际为60Hz ，而误 以为是50 Hz，这样计算出的各点的 速度值与真实值相比将 ； （填“偏大”“偏小”或“不变”)。 0.800 0.320 偏小 • A • B 实验指导： 2-1-1探究小车速度随时间变化的规律 结束页 B1 谢谢观赏！ 拓展：在用打点计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的 实验中，某同学将打点计时器打出的三条纸带，分别以间隔相 同数目点迹的方式依次剪成短纸条，按先后顺序一端对齐、并 排贴在一张纸上。然后用平滑的线将各段纸带顶端的中点连起 来，如图甲、乙、丙 所示，则根据纸带的 特点即可探究小车速 度随时间变化的规律； 1、图甲表示小车 ； (填“静止”或“做匀速直线运动”) 2、图乙表示小车的速度随时间 ； 3、图丙表示小车的速度 ； 做匀速直线运动 均匀增加 先随时间均匀增加，后保持不变 T T T X2 t v2 v3 t X3 X1 t v1 v1=v2=v3 t v Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.33 $今天为大家示范的实验室，探究小车速度随时间变化的规律。汽车下坡时，司机往往不踩油门。那么汽车下坡的速度变化有什么规律呢？本次实验我们将通过以下几个环节来探究，一、借助打点计时器，记录小车拖动纸带在不同时刻的位置。2、改变钩码数量，重复操作实验。3、分析指代，计算出各个时刻的瞬时速度。在实验中，我们需要用到以下实验器材，电火花计时器、小车纸带、钩码、带滑轮的长木板、细线毫米刻度尺。把一端附有定滑轮的长木板放在桌面上，并使定滑轮伸出桌面。将电火花计时器固定在长木板的另一端。把细线一端拴在小车上，另一端挂一个钩码，取两条同样长度的纸带，将两条纸带的一端固定到小车的尾部。然后将两条纸袋的另一端穿过电火花计时器的限位孔，其中一条纸袋在墨粉盘下方，另一条纸袋在墨粉盘上方。将小车移动到靠近电火花计时器处，接通计时器电源，将绑着钩码的细绳跨过定滑轮，调节滑轮高度，使细线平行于木板，最后拉直纸袋。打开电火花计时器，待打点稳定后释放纸袋。关闭电源。取下纸袋备用。换上新纸带，重复操作两次。这样我们就得到了三条纸带，在三条纸袋中选择一条最清晰的，即为指代一。分别挂上两个和三个钩码，再做两次实验。分别将获得的纸袋记为纸袋2、纸袋3。取纸袋一从纸袋中找一个适当的点作为技术起点，每四个点取一个计数点，并按顺序编号。打点计时器，每0.02秒打一次点，所以每两个计数点之间的时间间隔即为0.08秒。用刻度尺测量出各计数点到0点的距离，并记录在表格中。我们用相隔两个计数点之间的平均速度来表示它们中间计数点的瞬时速度。则计数点1的瞬时速度为0到2的平均速度。由平均速度公式V拔等于S除以T计算出技术点一的瞬时速度为0.277米每秒。同理可计算出计数点234的瞬时速度。用同样的方法算出指代二和指代三个计数点的瞬时速度。利用表格中的数据，做出小车运动的VT图像。我们看到对于每次实验描述的点都大致落在一条直线上。如果没有实验误差，小车运动的VT图像是一条倾斜的直线。由实验可知，在该实验中，我们测得小车的速度随着时间均匀增加。