2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律—【新教材】人教版（2019）高中物理必修第一册课件(共16张PPT)

1、第二章 匀变速直线运动的研究2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律小车的速度是怎样随时间变化的？ 要探究小车速度随时间变化的规律，就要探究小车速度随时间变化的规律，就要想办法测量小车在不同时刻的瞬时速度。要想办法测量小车在不同时刻的瞬时速度。 直接测量瞬时速度是比较困难的，本实直接测量瞬时速度是比较困难的，本实验中我们用打点计时器先记录物体不同时刻验中我们用打点计时器先记录物体不同时刻的位置，再对纸带进行分析计算得到各个时的位置，再对纸带进行分析计算得到各个时刻的速度。刻的速度。一、实验思路一、实验思路二、进行实验二、进行实验实验目的：实验目的：探究小车速度随时间的变化的规律。探究小车速度随

2、时间的变化的规律。实验原理：实验原理：把纸带跟运动的物体连接在一起，把纸带跟运动的物体连接在一起，并穿过打点计时器。这样纸带上的点不但记录了并穿过打点计时器。这样纸带上的点不但记录了物体运动的时间，而且相应地表示运动物体在不物体运动的时间，而且相应地表示运动物体在不同时刻的位置，研究这些点的情况，就可以了解同时刻的位置，研究这些点的情况，就可以了解物体的运动情况。物体的运动情况。学生电源，刻度尺学生电源，刻度尺钩码钩码小车小车细绳细绳纸带纸带打点计时器打点计时器一端附有定滑轮一端附有定滑轮的长木板的长木板实验器材：实验器材：附有滑轮的长木板、小车、带小钩的细线、附有滑轮的长木板、小车、带小钩的

3、细线、25g25g的钩码的钩码3 3个（也可以用个（也可以用50g50g的钩码后用沙子和小桶代替钩码的钩码后用沙子和小桶代替钩码，用弹簧秤或天平称量）、打点计时器、纸带、刻度尺、学，用弹簧秤或天平称量）、打点计时器、纸带、刻度尺、学生电源、导线。生电源、导线。实验步骤：实验步骤：（1 1）把附有滑轮的长板平放在实验桌上，并使滑轮）把附有滑轮的长板平放在实验桌上，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。一端，连接好电路。（2 2）把一条细绳栓在车上，使细绳跨过滑轮，下边）把一条细绳栓在车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适

4、的钩码。放手后，看小车能否在木板上平衡挂上合适的钩码。放手后，看小车能否在木板上平衡的加速滑行，然后把纸带穿过打点计时器，并把纸带的加速滑行，然后把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车的后面。的一端固定在小车的后面。（3 3）把小车停在打点计时器处，先接通电源，后）把小车停在打点计时器处，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列的小点，再按同样的方法（不在纸带上打下一列的小点，再按同样的方法（不改变钩码）打出两条纸带，从这三条纸带中选用改变钩码）打出两条纸带，从这三条纸带中选用一条点迹清晰的。计为纸带一条点迹清晰

5、的。计为纸带1 1。（4 4）增加一个钩码，按上述方法打出纸带）增加一个钩码，按上述方法打出纸带2 2。（5 5）在打纸带）在打纸带1 1的基础上再减少一个钩码，仍按的基础上再减少一个钩码，仍按上述方法打出纸带上述方法打出纸带3 3。（6 6）整理器材。）整理器材。(1)(1)固定打点计时器时应让限位孔处在长木板的中央位置。固定打点计时器时应让限位孔处在长木板的中央位置。(2)(2)调节滑轮高度时调节滑轮高度时, ,细绳应与木板平行细绳应与木板平行。(3)(3)应考虑复写纸与纸带的位置关系。应考虑复写纸与纸带的位置关系。(4)(4)钩码数量不能过多钩码数量不能过多, ,也不能过少也不能过少。(

6、5)(5)小车应由紧靠打点计时器处开始释放小车应由紧靠打点计时器处开始释放, ,在撞击长木板末在撞击长木板末端前应让小车停止运动端前应让小车停止运动, ,防止小车从板上掉下来。防止小车从板上掉下来。(6)(6)先接通电源先接通电源, ,后让纸带运动。后让纸带运动。(7)(7)打点结束后立即关闭电源。打点结束后立即关闭电源。注意事项：注意事项：舍掉开头过于密集的点，从清楚的点开始舍掉开头过于密集的点，从清楚的点开始若纸带上点与若纸带上点与点之间的距离较小，点之间的距离较小，每五个每五个计时点取一个计数点计时点取一个计数点 , ,依次依次标号为标号为0 0，1 1，2 2，3 3，4 4，5 (5

7、 (间隔是间隔是0.1s)0.1s)。0.10s0.10s过于密集过于密集/ /不不清晰的点清晰的点问题 1 1：怎样分析和选取纸带上的点？三、数据记录三、数据记录(2)(2)用求平均速度的方法来求用求平均速度的方法来求 选择包括该点在内的一段位移选择包括该点在内的一段位移x x( (该点最好处在中间时刻位置该点最好处在中间时刻位置) )，找出对应的时间，找出对应的时间tt，用，用x/x/t t作为该点的瞬时速度作为该点的瞬时速度 ；x1x2x3x4x5问题问题2 2：如何计算出所取点的瞬时速度？：如何计算出所取点的瞬时速度？(1)(1)测量各个计数点之间的距离应注意测量各个计数点之间的距离应

8、注意估读、单位。估读、单位。 x 4 -x 2 2v3 = v24 24 = = = = 2 2tx 2424 2 2tt为多少为多少? ?例：求3这个计数点的速度：x1x2x3x4x5小车的瞬时速度随时间增大而增大。小车的瞬时速度随时间增大而增大。思考思考:小车的具体运动规律是什么小车的具体运动规律是什么?- - 0.2010.201 0.280 0.280 0.4320.432 0.3550.355 0.5120.512 同理，可求出另外两条纸带的情况同理，可求出另外两条纸带的情况四、数据分析四、数据分析从表格数据中很难看出小车速度随时间变化的定从表格数据中很难看出小车速度随时间变化的定量

9、关系，可以考虑用量关系，可以考虑用v-tv-t图像分析图像分析： (1)(1)定标度：坐标轴的标度选取要合理，应使图象大致分布定标度：坐标轴的标度选取要合理，应使图象大致分布在坐标平面中央在坐标平面中央(2)(2)描点：描点时要用平行于两坐标轴的虚线标明该点的位描点：描点时要用平行于两坐标轴的虚线标明该点的位置坐标置坐标( (所描的点一般用所描的点一般用“”标明标明) )(3)(3)连线：用一条曲线或直线连线：用一条曲线或直线“拟合拟合”这些点这些点仔细观察所描各点的分布情况用一条直线仔细观察所描各点的分布情况用一条直线“拟合拟合”这些点，这些点，即让所画的直线连接尽可能多的点，不能连接的点应

10、均匀分即让所画的直线连接尽可能多的点，不能连接的点应均匀分布在直线两侧，舍弃离直线较远的点布在直线两侧，舍弃离直线较远的点t t/s /sv v/ /m/sm/s描绘图象：各点的分布大致都落在一条直线上，我们可以描绘图象：各点的分布大致都落在一条直线上，我们可以推断：如果没有实验误差的理想情况下，所描出的各点应推断：如果没有实验误差的理想情况下，所描出的各点应全部落到这条直线上。因此，画直线时，让尽可能多的点全部落到这条直线上。因此，画直线时，让尽可能多的点处在这条直线上，其余均匀分布，去掉偏差太大的点。处在这条直线上，其余均匀分布，去掉偏差太大的点。 在误差范围内得到的小车的在误差范围内得到的小车的v-t图象是图象是一条倾斜的直线。一条倾斜的直线。五、实验结论五、实验结论课堂训练例：用打点计时器测小车的运动速度例：用打点计时器测小车的运动速度, ,下列说法中正确的下列说法中正确的是（）是（）A.A.必须选择点迹清晰的纸带必须选择点迹清晰的纸带, ,而且应以打点计时器打的第而且应以打点计时器打的第一个点作为第一计数点一个点作为第一计数点B.B.要舍去开头比较密集的点要舍去开头比较密集的点, , 选后面较清晰的某点作为选后面较清晰的某点作为第一个计数点第一个计数点C.C.可以每隔任意相同数量的点选取一个计数点可以每隔任意相同数量的点选取一个计数点D.D.在数据处理时在数据处理