实验探究小车速度随时间变化的规律课件高二上学期物理人教版

第二章变速直线运动的研究

物体的运动通常比较复杂、运动规律也各不相同。我们如何探索物体运动所的规律呢？课堂引入课堂引入寻求一种运动的特点和规律，一般要从某个具体事例开始。本节课我们研究实验小车在重物牵引下的运动，看看小车的速度是怎样随时间变化的。那么，要研究小车的速度随时间变化的规律，我们该如何设计这个实验？又要测量哪些物理量？选用什么器材？一、实验目的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图像处理实验数据，并根据图像能计算小车的加速度和判断小车的运动情况.1.利用纸带计算瞬时速度以纸带上某点为中间时刻点取一小段位移，用这段位移的平均速度表示这点的瞬时速度。以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，用描点法画出小车的v-t图象，图线的斜率表示加速度，如果v-t图象是一条倾斜的直线，说明小车的速度是均匀变化的。t/s510152025020406080v/m•s-12.用v-t图象表示小车的运动情况二、实验原理打点计时器(带导线)、交变电源、纸带、一端带有定滑轮的长木板、小车、细绳、槽码、刻度尺、复写纸、坐标纸、固定夹。槽码小车细绳纸带打点计时器一端附有定滑轮的长木板三、实验器材1.如图，把一端带有定滑轮的长铝板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面.铝板上放一个可以左右移动的小车，小车一端连接穿过打点计时器的纸带，另一端连接绕过滑轮系有槽码的细绳。2.把小车停在靠近打点计时器的位置.先启动打点计时器，后放开小车，让小车拖着纸带运动。随后，立即关闭电源.3.换上新纸带，并增减所挂槽码(或在小车上放置重物)重新操作两次.四、实验步骤为了便于测量，舍弃开头一些密集的点，从一个适当的点开始作为计数0点，之后每隔0.1s（或更短）取一个计数点进行测量，记入自己设计的表格。计算本实验中各点的瞬时速度，并记录。位置编号0123456时间

t/s00.10.20.30.40.50.6v1/(m·s-1)v2/(m·s-1)v3/(m·s-1)五、数据记录如何处理计算出来的数据？六、数据处理t/s00.100.200.300.400.50v/（m·s-1）0.260.430.600.770.94１．列表法(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。(2)画一条直线，让这条直线通过尽可能多的点，不在直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，如图所示。(3)观察所得到的直线，分析物体的速度随时间的变化规律。×××××Δt=0.40sΔv

=0.675m/s２．图像法六、数据处理3.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。4.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。六、数据处理0.10.20.30.40.50.6t/so0.100.200.300.40v/(m/s)×××××与纵轴的交点是什么意思？如何求加速度？△t=0.4s△V=？0.2m/s1.图线的特点？一条倾斜直线2.小车的运动规律？速度随时间均匀变化3.如何求加速度？4.a的特点？不变七、实验结论1.固定打点计时器时应让限位孔处在长木板的中央位置；滑轮不能过高,细绳应与木板平行;2.开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器;3.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;八、注意事项4.实验时要注意保护小车及滑轮，要避免它们被碰坏或跌坏。所以，当小车到达滑轮前及时用手按住它，防止小车从板上掉下来;5.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;6.打点结束后立即关闭电源.八、注意事项动手做实验除了利用打点计时器来设计这个实验外，我们还可以利用什么来测量小车的瞬时速度？还可以利用“位移传感器”、“光电门”等技术手段更加精准的去测量小车的瞬时速度。九、实验创新借助常用的数表软件，可以迅速、准确地根据表中的数据作出v-t图像，甚至能够写出图像所代表的公式。下面一WPS表格软件为例作简要说明，有兴趣的同学可以试一试。在WPS表格软件工作簿的某一列的单元格中依次输入测量时间，在相邻的一列输入对应的速度值。用鼠标选中这些数据，按照“插入”中的“图表”的提示就能一步步地得到所画的图像。十一、用计算机绘制v-t图像课堂小结1324实验原理实验仪器实验步骤数据分析1.利用纸带计算瞬时速度;2.v-t图象表示小车的运动;打点计时器(带导线)、交变电源、纸带、一端带有定滑轮的长木板、小车、细绳、槽码、刻度尺、复写纸、坐标纸、固定夹。（1）v-t图像是一个理想化的运动模型（2）小车的速度随时间均匀变化【典例】（2023·全国·高三专题练习）用电磁打点计时器“研究匀变速直线运动”的实验中，打点计时器的工作频率为50Hz，如图所示的是一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E、F、G为相邻的计数点，相邻计数点间还有四个点未画出。（1）根据运动学有关公式可求得vB=0.165m/s，vC=___________m/s，vD=0.263m/s；典例分析