人教版2022年高中物理必修第一册2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律 课件PPT

第二章匀变速直线运动的研究第一节实验：探究小车速度随时间变化的规律 回顾复习1.打点计时器可以测量什么物理量？位移时间位移（用刻度尺测量）；时间（两点的时间间隔为0.02s）2.通过打点计时器打出的纸带可以间接求什么物理量？可以求两点间的平均速度→任一点的瞬时速度→加速度。 例1：下图为某次实验打出的一条纸带，请求出第二点、第四点的瞬时速度及物体运动的加速度。 一、提出问题物体的运动通常是比较复杂的。放眼所见，物体的运动规律各不相同。我们如何探索物体运动所蕴含的规律呢？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，计算得到各个时刻的瞬时速度。 二．实验设计：1实验名称：探究小车速度随时间变化的规律2实验目的：①练习使用打点计时器②通过纸带处理探究速度随时间变化的规律3实验器材：打点计时器、低压交流电源、导线、小车、细绳、纸带、复写纸、带滑轮长木板、钩码、刻度尺4试验仪器怎样安装放置？ 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实验要注意什么？先启动计时器后放开纸带，随后关闭电源 ５．试验步骤⑴木板平放在桌面，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定，连接好电路⑵将平板一端抬高，穿纸带，轻推小车，使小车能在平板上做匀速运动。⑶连细绳；挂钩码。⑷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(5)换纸带，加钩码，再做几次. ６．实验时应注意：1．固定打点计时器时应让限位孔处在长木板的中央位置。2．滑轮不能过高，以绳子和长木板平行为宜。3．应考虑复写纸与纸带的位置关系。4．钩码数量不能过多，长木板两端高低相差不能太大。5．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让小车停止运动，防止小车从板上掉下来。6．先接通电源，后让纸带运动。7．打点结束后立即关闭电源。 三．数据处理问题一：怎样选取纸带上的点？开头过于密集的点舍掉，从清楚的点开始,每隔五个间隔取一个计数点，(每两个计数点之间的时间间隔是0.1s），原则上能取五、六个计数点为宜；给所选取的点加标记。0123 问题二：如何计算出所取点的瞬时速度？用求平均速度的方法来代替瞬时速度01231.2cm1.6cm2.0cm2.4cm 位置0123时刻t/s0.000.100.200.30速度v/m·s-10.300.400.500.60问题三：如何处理计算出来的数据？1、将实验数据填入设计好的表格中。01231.2cm1.6cm2.0cm2.4cm 1、将实验数据填入设计好的表格中(列表法)。2、根据所得数据，选择合适的标度建立坐标系（让图象尽量分布在坐标系平面的大部分面积）3、描点：观察和思考点的分布规律。4、拟合：从点的分布可以有很大把握地说这些点应该在一条直线上，用直线拟合，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。(图像法) v/m·s0.10-10.200.300.400.500.60t/s0.1000.200.30....位置0123时刻t/s0.000.100.200.30速度v/m·s-10.300.400.500.60 v/m·s0.10-10.200.300.40t/s0.1000.200.30........0.300.400.500.600.700.600.70 3.小车的速度随时间均匀的变化,所以该图像反映出物体的加速度是一个定值,即该运动是匀变速运动 ······v1v2v3v4v5v6 ······v1v2v3v4v5v6 例：在研究匀变速直线运动的实验中，某同学操作以下实验步骤，其中错误或遗漏的步骤有（遗漏步骤可编上序号G、H……）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平板上，并接好电路C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码D．取下纸带E．将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上做匀速运动F．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序。(应先通电，再放纸带)(取下纸带前应先断开电源)(补充步骤G：换上新纸带，重复三次)步骤顺序为：BFECADG A．根据任意两计数点的速度用公式算出加速度B．根据实验数据画出v－t图，量出其倾角，由公式a=tanθ求出加速度C．根据实验数据画出v－t图，由图线上相距较远的两点所对应的速度、时间，用公式算出加速度D．依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度为了计算加速度，合理的方法是（）c 分析：方法A偶然误差较大。方法D实际上也仅由始末两个速度决定，偶然误差也比较大，只有利用实验数据画出对应的v－t图，才可充分利用各次测量数据，减少偶然误差。由于在物理图象中，两坐标轴的分度大小往往是不相等的，根据同一组数据，可以画出倾角不同的许多图线，方法B是错误的。正确的方法是根据图线找出不同时刻所对应的速度值，然后利用公式算出加速度，即方法C。答案C 实例探究１．在研究匀变速直线运动的实验中，算出小车经过各计数点瞬时速度如下计数点序号123456计数点对应的时刻（s）0.100.200.300.400.500.60通过计数点的速度（cm／s）44.062.081.0100.0110.0168.0