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

2.1试验：探究小车速度随时间变化的规律 复习：打点计时器可以测量什么物理量？位移（用刻度尺测量）；时间（两点的时间间隔为0.02s）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→一点的瞬时速度→加速度。 例 导入：试验小车在外力的作用下运动，那它运动的速度随时间变化有什么规律呢？我们可以通过什么方法来研究？通过试验!可以通过打点计时器等试验仪器来探究小车速度随时间变化的规律那如何设计实验？ 试验设计：试验需要什么仪器？打点计时器、交流电源、导线、试验小车、细绳、纸带、带滑轮长木板、钩码若干、刻度尺试验仪器怎样安装放置？ 实验步骤⑴木板平放，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定，连接好电路⑵穿纸带；挂钩码。⑶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。⑷不增减钩码，再打两条纸，选一条最清晰的（5）加减钩码，再做二次. 实验中需要注意的地方1)、固定打点计时器时，应注意使两限位孔和小车运动轨迹在同一直线上2)、开始实验:开始释放小车时,应使小车靠近打点计时器3)、实验中：接通电源和释放小车。两步应先接通电源,后释放小车。4)、打点结束后立即关闭电源。5)、要防止钩码落地，避免小车跟滑轮相碰，所以小车到达滑轮前及时用手按住小车。 纸带分析怎样分析和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）；取六个点，标号0，1，2，3，4，5 由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法：如图所示，0、1、2……为时间间隔相等的各计数点，X1、X2、X3……为相邻两计数点之间的距离，若△X=X2－X1=……=C（常数），即若两连续相等的时间间隔里的位移之差为恒量，则与纸带相连的物体的运动为匀变速运动。123450X1X2X3X4X5纸带处理△X=aT2 由纸带求物体运动加速度的方法：(1)用“逐差法”求加速度。根据X4－X1=X5－X2=X6－X3=3aT2（T为相邻两计数点之间的时间间隔）(2)用v-t图象法：即先求出每个点的瞬时速度，后做出v-t图，图线的斜率即为物体运动的加速度。123450X1X2X3X4X5 图象法选择一条较理想的纸带，用平均速度代替瞬时速度的方法得到各计数点的瞬时速度。位置012345时间/s00.10.20.30.40.5v1/ms-1v2/ms-1v3/ms-1 6.实验数据处理选择一条较理想的纸带，用平均速度代替瞬时速度的方法得到各计数点的瞬时速度。位置012345时间/s00.10.20.30.40.5v1/ms-116.5021.4026.3031.3536.3041.25v2/ms-1v3/ms-1 （1）作图时应把尽量多的点连在一条直线上，不在线上的点应均匀的分布在线的两侧。时间/s00.10.20.30.40.5v1/ms-116.5021.4026.3031.3536.3041.25 注意！！（2）建立坐标系给坐标刻度时，要结合具体的测量数据，最小刻度不宜太大也不宜太小。（3）如果有个别点明显远离趋势线，则判定该点是错误的，应舍弃。 时间/s00.10.20.30.40.5v1/ms-116.5021.4026.3031.3536.3041.25舍去！ ①为什么画出的是一条直线？②若某个点明显偏离直线，可能是什么原因及怎样处理？③从图上可以看出小车的速度随时间怎样变化？思考 求斜率小车运动的速度时间图象是一条倾斜的直线，说明小车的运动速度随时间均匀变的。 例1.研究小车的匀变速直线运动。将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上，实验时得到一条纸带。每隔5个时间间隔作为一个计时点。测量时发现B点已模糊不清，于是他测得AC长为14.56cm，CD长为11.15cm，DE长为13.73cm，则打C点时小车的瞬时速度大小为________m/s,小车运动的加速度大小为m／s2，AB的距离应为cm。(保留三位有效数字)ABCDE5.992.580.986 例题2：一条如图所示的纸带，按时间顺序取0、1、2、3、4、5、6都为共7个记数点。0到6每相邻两记数点间各有四个打印点未画出，测得相邻计数点的距离依次为S1＝1.40cm，S2＝1.90cm，S3＝2.38cm，S4＝2.88cm，S5＝3.39cm，S6＝3.87cm。(1)在计时器打出点1、2、3、4、5时，小车的速度分别为：V1＝m/s,V2＝m/s,V3＝m/s,V4＝m/s,V5＝m/s.(2)求出小车的加速度a＝m/s2.0.1650.2140.2630.3140.3630.400 试验结论：小车的速度随时间的增加而均匀增加小车速度随时间逐渐增大；相同时间里，速度增量相同；成正比……。。。。。。 实例探究：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为了计算加速度，合理的方法是（） 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=tg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 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