实验：探究小车速度随时间变化的规律高一上学期物理人教版（2019）必修一

2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律【学习目标】1.进一步练习使用打点计时器.2.会利用平均速度求瞬时速度.3.会利用v－t图象处理实验数据，并由图象计算小车的加速度和判断小车的运动情况.课前预习预习教材，思考下列问题：1.怎么利用打点计时器探究小车速度随时间的变化规律？2.怎么计算瞬时速度？预习检测1.使用打点计时器来分析物体运动情况的实验中，有以下基本步骤：A.松开纸带让物体带着纸带运动B.穿好纸带C.把打点计时器固定好D.接通电源，进行打点以上步骤中正确的顺序是______________。CBDA预习检测2.关于“探究小车速度随时间变化的规律”的实验操作，下列说法错误的是（）A.长木板不能侧向倾斜，但可以一端高一端低；B.在释放小车前，小车应紧靠在打点计时器上；C.先接通电源，待打点计时器开始打点后再释放小车；D.要在小车到达定滑轮前使小车停止运动。B预习检测3.某同学在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中，所得纸带点间距过密，若利用该纸带分析小车运动情况，下列做法可行的是（）A.每隔9个点取一计数点，计数点时间间隔为0.2s；B.每隔2个点取一个计数点，计数点时间间隔为0.4s；C.只研究纸带后端几个间距较大的点所在区域；D.只研究纸带前端几个较密的点所在区域。A问题思考物体的运动通常是比较复杂的，物体的运动规律各不相同。怎样探索速度随时间变化的规律呢？高山滑雪、鸽子飞翔、猎豹捕食等这些运动中都有速度的变化。进行实验

1、实验目的

(1).巩固打点计时器的使用、纸带数据处理和测量瞬时速度的方法。

(2).通过实验探究，体验如何从实验中获取数据，学会利用图象处理实验数据的科学方法。

(3).分析小车在钩码牵引下速度随时间变化的规律。2.实验原理：

在时间间隔很短的情况下，某点的瞬时速度可用一段时间内的平均速度表示，计算出某些时刻的瞬时速度，作出小车运动的速度-时间图象，判断小车速度是否均匀变化。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需要哪些仪器？实验器材实验步骤1．如图所示，把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，打点计时器固定在长木板没有滑轮的一端，连接好电路。2．把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下面挂上适当的槽码，把纸带穿过打点计时器，并把纸带的另一端固定在小车的后面，调节滑轮高度使细绳与长木板平行。3．把小车停在靠近打点计时器的位置，先接通电源，后释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一行小点，随后立即关闭电源。再按同样的方法（不改变槽码个数）打出两条纸带，然后从这三条纸带中选出点迹最清晰的一条，记为纸带Ⅰ。4．增减所挂的槽码(或在小车上放置重物)，更换纸带，重复上述步骤，再做两次实验，分别得到纸带Ⅱ和纸带Ⅲ。舍掉开头过于密集的点，从清楚的点开始若纸带上点与点之间的距离较小，每五个计时点取一个计数点,依次标号为0，1，2，3，4，5(间隔是0.1s)。0.10s0.10s过于密集/不清晰的点问题1：怎样分析和选取纸带上的点？

数据记录(2)用求平均速度的方法来求[选择包括该点在内的一段位移Δx(该点最好处在中间时刻位置)，找出对应的时间Δt，用Δx/Δt作为该点的瞬时速度]；△x1△x2△x3△x4△x5问题2：如何计算出所取点的瞬时速度？(1)测量各个计数点之间的距离应注意估读、单位。

△x

4

-△x

2v3=v24=———=—————2△t△x

24

2△t△t为多少?例：求3这个计数点的速度：△x1△x2△x3△x4△x5作v-t图像（1）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，观察点的分布规律，然后用一条平滑的曲线（包括直线）连接这些点，作出描述小车运动的v-t图像。（2）画线时，让这条线通过尽可能多的点，不在直线上的点均匀分布在线的两侧，偏差比较大的点忽略不计，如图所示。探究运动规律实验得到小车运动的v-t图像是一条倾斜的直线，由此得出结论:小车的速度随时间均匀的变化。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，等打点稳定后，再释放小车。（3）打点完毕，立即关闭电源。（4）选取一条点迹清晰的纸带，适当舍弃点迹密集部分，适当选取计数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的时间间隔T等于多少。（5）测量各段距离，应尽可能地一次测量完毕，不挪动刻度尺。（6）在坐标纸上画v­t图像时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图像处于坐标纸的中间部分。（1）利用v-t图像的斜率求加速度（图像法）求小车加速度的方法由多组数据描绘出v-t图像，而v-t图像的斜率表示物体运动的加速度，要运用

求解加速度。（2）通过纸带上获取的数据，利用加速度的定义式

求解加速度（定义法）1、误差：测量值跟被测量的真实值之间的差异①、误差的来源：

一、仪器本身和缺陷二、实验人员操作的读数不准确②、通过改进仪器和谨慎操作，可以减小误差，

但任何测量都不能消灭误差。（系统误差）（偶然误差）2、误差的分类分类产生原因解决办法偶然误差由偶然因素造成多次测量取平均值系统误差由仪器结构缺陷、实验方法不完善改进原理采用高精度仪器测量值实际测量的结果真实值一般取多次测量取平均的结果（或已知）3、有效数字①长度的测量需估读到最小分度值的下一位xA=13.3mmxB=19.0mm三位有效数字②科学计数法特别大的数字或特别小的数字③中学阶段运算结果一般取两位或三位有效数字

例1、在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，打点计时器的工作频率为50Hz，如图所示，相邻计数点间还有4个点没有画出来。（1）根据运动学有关公式可求得VB=16.50cm/s,VC=

cm/s,VD=26.30cm/s,

VE

=

31.35

cm/s

,

VF

=

cm/s

21.400.5011.60小车在A点时的瞬时速度36.30（两位有效数字）其他记录时间和位移的方法其他记录时间和位移的方法可以剪下的纸条长度表示0.1s时间内位移大小，可近似认为速度

.v∝Δx，纸条长度可认为表示速度练习课堂小结斜率：加速度实验目的实验原理实验步骤及注意事项选取纸带采集数据计算速度表格法处理数据图象法