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实验：探究小车速度随时间变化的规律 1：打点计时器可以测量什么物理量?2：通过打点计时器可以间接测量什么物理量？两点间的平均速度某点的瞬时速度加速度时间知识回顾 根据纸带上给出的数据，求2、4两点的速度和纸带运动的加速度。课堂练习 在生活中，人们跳远助跑、水中嬉戏、驾车行驶、短道速滑在自然界里，物体下落、鸽子飞翔、猎豹捕食、蜗牛爬行、蚂蚁搬家……这些运动中都有速度的变化．物体的速度变化存在规律吗？本节课通过实验探究物体速度随时间变化的规律问题：利用打点计时器探究小车在砝码带动下的速度变化的规律，需要哪些实验器材，如何设计实验？ 一、实验原理实验装置示意图如何进行实验操作？二、实验仪器打点计时器；纸带；复写纸；低压交流电源；小车；细绳；一端附有滑轮的长木板；刻度尺；钩码；导线 三、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把细绳拴在小车上，跨过定滑轮挂上适当钩码，纸带穿过打点计时器，另一端固定在小车的后面。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换纸带，再做两次。 四、注意事项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,细绳应与木板平行.3．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,防止小车从木板上掉下来。4．先接通电源，后让纸带运动。5．打点结束后立即关闭电源。请从保护实验器材并且确保精确度的角度分析，实验应该注意哪些 问题1.怎样选择纸带和和选取纸带上的点？选取纸带：选择所打纸带中最清晰的一条，开头过于密集的点舍掉选取纸带上的点：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）；给选取的点加标记。五、数据处理问题2.如何测量数据？根据前面所选的计数点直接测量各个计数点到起点的距离。 问题3.如何对数据做进一步处理？（教师演示实验并进行数据处理）表格法图像法（1）表格法（点击表格切换到Excel）（2）图象法在坐标纸上建立直角坐标系，横轴表示时间，纵轴表示速度，并根据表格中的数据在坐标系中描点．画一条直线，让这条直线通过尽可能多的点，不在线上的点均匀分布在直线的两侧，偏差比较大的点忽略不计 题后小结：求小车加速度的方法方法1.取任意两组数据求出Δv和Δt，然后代入Δv／Δt求解。方法2.在v—t图象上取一段时间Δt（尽量取大一些），找出两个时刻对应的纵坐标值求出Δv，代入Δv／Δt求解。哪一种方法更好？（画图时让不在直线上的点尽可能均匀地分布在直线两侧，就是为了使偏大或偏小的误差尽可能地抵消，所以图象也是减小误差的一种手段，也就是说应该用图象上的点，而不是用实验所得到的数据）六、实验结论: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。 (1)木板的粗糙程度不同，摩擦不均匀．(2)根据纸带测量的位移有误差，从而计算出的瞬时速度有误差．(3)作v－t图象时单位选择不合适或人为作图不准确带来误差.七、误差分析 ★注意事项1、如果交流电频率为50HZ，则以下两相邻计数点间的时间T=0.1S（1）每5个计时点取一个计数点（计时起点不能算在内）（3）两相邻计数点间有4个计时点没画出来（2）间隔4个计时点取一个计数点两相邻计数点间的时间T=0.08S、0.06S类似2、如果要求某个点的瞬时速度，就首先把它变为中间时刻（或某个端点），根据如下公式求平均速度，即为该点的瞬时速度。 课堂讲义探究小车速度随时间变化的规律例1在“探究小车的速度随时间变化的规律”的实验中，某同学操作过程中有以下实验步骤：A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，先放开纸带，再接通电源；B．将打点计时器固定在长木板上，并连接好电路；C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下边吊着适当重的钩码,放手后看小车能否在木板上做平稳的加速运动；D．取下纸带；E．把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上，并使附有定滑轮的一端伸出桌面；F．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔；G．换上新纸带，重复操作两次.(1)其中有错误的步骤是____________；应改正为____________________．为了提高纸带的利用率，使尽量多的点打在纸带上，应先接通电源，再释放纸带。A先接通电源，再释放纸带(2)将改正后的步骤按合理的顺序写在横线上：步骤顺序为______________.固定长木板安装打点计时器然后接通电源，放开纸带关闭电源取下纸带换上纸带重新操作EBCFADG 课堂讲义探究小车速度随时间变化的规律例2在《探究小车的速度随时间变化的规律》的实验中，利用打点计时器打出了如图所示的一条纸带，其中1、2、3、4、5、6均为记数点，且相邻的两个计数点之间都还有4个点没有画出来，已知电源的频率为50Hz.现测得：s1＝1.40cm，s2＝1.90cm，s3＝2.40cm，s4＝2.90cm，s5＝3.40cm，s6＝3.90cm.(1)在打点计时器打出点2、3、4、5、6时，小车的速度分别为：v2＝____cm/s，v3＝____cm/s，v4＝____cm/s，v5＝_____cm/s.t＝5T＝0.1s16.5021.5026.5031.50(3)根据作出的速度—时间图象，求出小车的加速度为_____m/s2(取二位有效数字)．(2)在下边的坐标纸上作出速度—时间图象(从1开始计时)．取合适的标度，描点，连线。301040200.10.20.30.40.5(3)图线斜率表加速度0.50 备用习题1．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,下列方法有助于减少实验误差的是()A．选取计数点，把每打5个点的时间间隔作为一个时间单位B．使小车运动的加速度尽量小些C．舍去纸带上开始时密集的点，只利用点迹清晰、间隔适当的那一部分进行测量、计算D．适当减少挂在细绳下钩码的个数探究小车速度随时间变化的规律计数点间的距离大些，测量时相对误差较小尽量大些增加钩码个数，适当增大加速度AC 2．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，算出小车经过各计数点的瞬时速度，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a＝Δv/Δt算出加速度B．根据实验数据画出v－t图象，量出其倾角，由公式a＝tanα求出加速度偶然误差较大同一组数据在不同的分度值下，对应的角度不同。C．根据实验数据画出v－t图象，由图象上相距较远的两点所对应的速度、时间的值用公式a＝Δv/Δt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只用两个数据，偶然误差较大根据图象求加速度，相对误差小，图线的斜率表示加速度.C 3.如图所示，是某同学由打点计时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出，其中x1＝7.05cm、x2＝7.68cm、x3＝8.33cm、x4＝8.95cm、x5＝9.61cm、x6＝10.27cm.(1)下表列出了打点计时器打下B、D、F时小车的瞬时速度，请在表中填入打点计时器打下C、E两点时小车的瞬时速度(保留三位有效数字)位置BCDEF速度(m·s－1)0.7370.8640.9940.8010.928(2)以A点为计时起点，在坐标图中画出小车的速度—时间关系图线．将各时刻的瞬时速度进行描点，连线。(3)根据你画出的小车的速度—时间的关系图线计算出的小车的加速度a＝________m/s2.(保留两位有效数字)图象的斜率即加速度的大小