【课件】实验：探究小车速度随时间变化的规律+课件高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

匀速直线运动的速度图象(v-t图象)t/sx/m00.020.040.060.080.100.120.020.040.06交流与讨论：你能根据上图所描述的匀速直线运动，画出它的速度时间图象吗？t/sv/m·s-100.020.040.060.080.100.120.5

玩具车的速度小轿车的速度自行车的速度高铁的速度

如何探寻物体的速度随时间的变化规律呢？第二章匀变速直线运动的研究实验：探究小车随时间变化的规律如何研究一个物体运动规律？（知道物体在不同时刻的速度）如何知道物体在不同时刻的速度？用什么仪器可以测得？（打点计时器）思考●我们研究一种运动，就是为了掌握它的规律。●怎样才能说是掌握了运动的规律呢？主要解决两个问题——▲物体的位移是怎样随时间变化的？▲物体的速度是怎样随时间变化的？第二章匀变速直线运动的研究探究目的

原理探究小车速度随时间的变化规律，学习运用实验研究物理运动规律的方法；通过观察打点计时器在纸带上打出的点迹，这些点迹不但记录了物体的运动时间，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，就可以了解物体的运动情况。

一、实验目的1.练习使用打点计时器，学会用打上点的纸带研究物体的运动。2.掌握判断物体是否做匀变速运动的方法。3.测定匀变速直线运动的加速度。

二、实验仪器

打点计时器、纸带、复写纸片、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.

二、实验器材学生电源，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

实验原理分析1.了解打点计时器.(1)一种使用交流电源的计时仪器，它每隔0.02s打一个点（由于电源频率是50Hz）。(2)纸带上的点表示了相应运动物体在不同时刻的位置，研究纸带上所打点的间隔，就可以了解物体运动的情况。

2.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，S1、S2、S3……为相邻两计数点之间的距离，若△S=S2－S1=……=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。123450S1S2S3S4S5实验原理分析

3.由纸带求物体运动加速度的方法：⑴用“逐差法”求加速度.

根据S4－S1=S5－S2=S6－S3=3aT2（T为相邻两计数点之间的时间间隔）⑵用v-t图象法：即先根据求出打第n个点时纸带的即时速度，后做出v-t图，图线的斜率即为物体运动的加速度。123450S1S2S3S4S5实验原理分析实验原理示意图

四、实验步骤1.把一端附有滑轮的长木板平放再实验桌上，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一端，连接好电路。2.把一条细绳栓在小车上，细绳跨过滑轮，并在细绳的另一端挂上合适的钩码，试放手后，小车能在长木板上平稳的加速滑行一段距离；把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车后面。实验条件：a．合力恒定，细线与木板是平行的。b．接50HZ，4—6伏交流电。

3.把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开小车，让小车运动，打点计时器就在纸带上打出一系列的点，取下纸带，换上新纸带，重复实验三次。4.选择一条比较理想的纸带，舍掉开头的比较密集的点，确定计数始点，表明计数点，正确使用毫米刻度尺测量两点间的距离，并把测量结果填入表中，用逐差法求出加速度的值，，最后求其平均值，还可求出各计数点对应的速度，做v——t图象，求得直线的斜率即为物体运动的加速度。

注意事项

1.开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器；2.先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再释放小车，当小车停止运动时及时断开电源3.要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞，当小车到达滑轮前及时用手按住它4.小车另一端所挂的钩码个数要适当，避免加速度过大而使纸带上打的点太少，或加速度太小使各段位移无法区别，从而使误差增大。舍掉开头过于密集的点，从清楚的点开始,每五个计时点取一个计数点；取六个点，依次标号为0，1，2，3，4，50.10s0.10s过于密集/不清晰的点处理的纸带五、纸带处理和数据记录与分析处理的纸带例：求3这个计数点的速度：

△x4

-△x2v3=v24=———=—————

2△t△x24

2△t△t为多少?△x1△x2△x3△x4△x5数据处理列表法小车的瞬时速度随时间增大而增大，即小车的瞬时速度与时间大致成正比。思考:小车的具体运动规律是什么?--

0.201

0.2800.432

0.355

0.512

同理，可求出另外两条纸带的情况数据处理图象法①根据所得数据，选择合适的标度建立直角坐标系（图象尽量分布在坐标系平面的大部分面积）②根据所得数据描出各点的位置（描点法）,观察和思考各点的分布规律t/sv/m/s描绘小车的vIt图描绘图象：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。哪一种方法更好？如何利用vIt图求加速度①取任意两组数据求出Δv和Δt，然后代入求解。②在v—t图象上取一段时间Δt（尽量取大一些），找出Δt对应的Δv，代入求解。（画图时让不在直线上的点尽可能等量地分布在直线两侧，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）△va=——△t△va=——△t例1.某学生用打点计时器研究小车的匀变速直线运动。他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。他在纸带上便于测量的地方选取第一个计时点，在这点下标明A

，第六个点下标明B

，第十一个点下标明C

，第十六个点下标明D

，第二十一个点下标明E

。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)ABCDE【典例一】1、在“研究匀变速直线运动”的实验中，包含下列四个步骤:①把长木板放在实验台上，用木块垫高;②把纸带穿过打点计时器，并固定在小车后面;③把打点计时器固定在长木板垫高的一端，连接好电路;④把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开小车。正确的操作顺序是()A.①②③④ B.①②④③ C.②①③④ D.①③②④解题思路：先组装器材，然后进行实验操作，所以首先把长木板放在实验台上，用木块垫高，然后将打点计时器固定在长木板垫高的一端，并接好电路;再将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔，最后把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开小车，故顺序为①③②④，故选D。答案：D【典例二】2、某同学在测定匀变速直线运动加速度时，得到了几条较为理想的纸带，已在每条纸带上每5个点取一个计数点，依打点先后编号为0、1、2、3、4、5.由于不小心，纸带被撕断了，如图，请根据给出的A、B、C、D四段纸带回答，在B、C、D三段纸带中选出从纸带A上撕下的那段应该是()A. B.C. D.

【基础练习】1、在做“探究小车速度随时间变化的规律”实验时，根据打点计时器打出的纸带，我们可以不利用公式计算就能直接得到的物理量是()A.时间间隔

B.瞬时速度

C.加速度

D.某段时间内的位移答案：AD解析：打点计时器是每隔0.02s打下一个点，所以数点就可以知道时间间隔，故A正确。瞬时速度的求解需要运用公式，故B错误。加速度的求解需要运用公式或利用图像求斜率，故C错误。某段时间内的位移可以利用刻度尺直接测得，故D正确。2、在“测定匀变速直线运动的加速度”实验中，下列方法有利于减小实验误差的是（

）A.选取记数点，把每打五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.舍去纸带上密集的点，只利用点迹清晰，点间间隔适当的那一部分进行测量、计算D.选用各处平整程度，光滑程度相同的长木板做实验答案：ACD解析：实验中应区别计时器打出的轨迹点与人为选取的计数点，通常每隔4个轨迹点选1个计数点，这样计数点间的距离大些，测量时相对误差较小;