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人教版 第二章 匀变速直线运动的研究
1 实验：探究小车速度随时间变化的规律
教学目标
CONTENT
01
02
03
04
学会利用图像处理实验数据的科学方法
体会如何从实验研究中获取数据
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
知道小车在重物牵引下运动速度随时间变化的规律
电磁打点计时器
打点方式：振针振动，利用复写纸在纸带上留下点迹
工作电压：4-6V交流电
打点频率：与交流电的频率相同，若为50Hz，则每隔0.02s打一个点
阻力来源：来自振针和纸带之间的摩擦，以及限位孔和纸带间的摩擦，阻力较大
知识回顾
电火花打点计时器
工作电压：220V交流电
打点方式：利用火花放电，在纸带上“打”出点迹
打点频率：与交流电的频率相同，若为50Hz，则每隔0.02s打一个点
阻力来源：来自纸带本身的运动，阻力较小，实验误差较小
研究小车的运动 借助打点计时器 分析纸带
（1）求平均速度
（2）求瞬时速度
t
x
t
x
v=是该过程的平均速度
v=近似看作是D点的瞬时速度
一、实验思路
选择距D较近的C、E两点，CE的平均速度接近D的瞬时速度
1.练习使用打点计时器时,小车拖动纸带并在上面打下一系列的小点,根据点迹,判断纸带表示的运动是匀速直线运动还是变速直线运动时（ ）
A.应通过测量纸带表示的运动的全程来判断
B.必须通过计算任意两点间的平均速度来判断
C.必须通过计算全程的平均速度来计算
D.可以通过测量每相邻两点间的距离,看其是否相同
来判断
答案解析：
纸带点迹的距离是在相同时间内打下的，可以判断物体运动情形
D
打点计时器会始终应用在运动学实验里面
跟踪练习
2. 通过打点计时器得到的一条纸带上的点不均匀,下列判断正确的是（ ）
A．点密集的地方物体的运动速度比较大
B．点密集的地方物体的运动速度比较小
C．点不均匀说明物体在做变速运动
D．点不均匀说明打点计时器有故障
答案解析：
密集说明相同时间运动距离短，故速度小
点迹不均匀，说明速度发生变化
BC
点迹对应物体的运动情况
3.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中：
(1)下列哪些器材是多余的：______
①电磁打点计时器 ②天平 ③低压直流电 ④细绳
⑤纸带 ⑥小车 ⑦钩码 ⑧秒表 ⑨一端有滑轮的长木板
(2)为达到实验目的 ，还需要的器材是：__________
答案解析：
不需要测量质量；需要低压交流电；打点计时器每隔0.2s打一次点，可以计时；故②③⑧多余
②③⑧
低压交流电
通过实验原理设置实验器材，这样就不会忘记啦
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-时间图像.
判断小车速度是否均匀变化.
实验原理
实验小车、交流电源、刻度尺、细绳、带滑轮长木板、导线、纸带、复写纸、钩码、打点计时器、坐标纸
实验器材
二、进行实验
1、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
2、穿纸带，挂钩码
3、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
4、换纸带，加钩码，再做一次
实验步骤
固定打点计时器时应让限位孔处在长木板的中央位置
No1
滑轮不能过高,细绳应与木板平行
No2
先接通电源，后让纸带运动
No4
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,防止小车从板上掉下来
No3
打点结束后立即关闭电源
No5
注意问题
舍掉纸带开头的一些过于密集的点，找一个适当的点作为计时起点，可以选择相隔0.1s的若干计数点进行测量
1、如何分析、选取纸带
纸带上的点称为计时点或打印点
2、何谓计时点
人为选取的几个点称为计数点
3、何谓计数点
每五个计时点取一个计数点 ,依次标号为0，1，2，3，4，5 （间隔不再是0.02s）
4、如何选取计数点
过于密集的舍去
计时点
计数点
D
E
0.1s
三、数据记录
在所选点的两侧各选取较近的两点，此两点的平均速度近似为该点的瞬时速度
如何计算瞬时速度
列表法和图像法
如何记录数据
t
x
v=近似看作是D点的瞬时速度
相关问题
位置 0 1 2 3 4 5 6 ……
时间 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 ……
v1(m/s)
v2(m/s)
v3(m/s)
同一位置，记录三次瞬时速度
列表记录
01
根据所得数据，选择合适的标度建系图象尽量分布在坐标系平面的大部分面积
02
根据所得数据确定点的位置,观察和思考点的分布并找寻规律
03
从点的分布可以有很大把握地说这些点应该在 一条直线上，画出一条直线，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
v-t 图像法分析数据
四、数据分析
为什么画出的是一条直线？
可以看出小车的速度随时间怎样变化？
若某个点明显偏离直线，可能是什么原因及怎样处理？.
大部分点都在一条直线的两侧
舍去，说明此点有问题
速度随时间均匀变化
问题思考
图线为直线
图线的特点？
能够得出什么物理信息？
可以求出每一时刻的速度
如何求解加速度？
斜率k=△v/△t=a;
a不变的直线运动叫做匀加速直线运动
观察分析
1.在用打点计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列关于作图像的说法中，正确的是(　　)
A．只要确定了图像中的两点，就可以得到小车
运动的图像，因此，实验只需要测出两组数据
B．作图像时，所取的点越多，图线就越准确
C．作出的图线应该通过所有的点，图线曲折也
可以
D．对于偏离直线较远的点，说明误差太大，应舍去
答案解析：
A、两组数据偶然误差太大，不准确
C、匀变速运动的图像是一条倾斜直线，个别不在直线上的点舍去
故BD正确
BD
掌握描点做线的技巧
跟踪练习
2.在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，如图所示为记录小车运动情况的一条纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔T＝0.1 s
(1)计算D、C、B各点的瞬时速度，vD＝___ m/s，vC＝ ___ m/s，vB＝ ___ m/s
(2)在如图所示坐标系中作出小车的v-t图像，并根据图像求出a＝ ___
(3)将图线延长与纵轴相交，交点的速度是___ m/s ，此速度的物理意义是____
(1)若时间较小，平均速度可以代替某点的瞬时速度
D点的瞬时速度 =390 cm/s
=3.9 m/s
C点的瞬时速度 264cm/s
=2.64 m/s
B点的瞬时速度 138cm/s
=1.38 m/s
(2)作出小车的v-t图象如图所示，斜率可求得它的加速度
(3)将图线延长后，与纵轴的交点的速度约是v=0.12 m/s，表示小车经过A点时的速度
现在所学知识，只能是：平均速度替代瞬时速度
图像的点线面都有各自的物理含义
构造
电压要求
使用规范
通过打点计时器得到数据
进行分析
图像反应运动情形
会求解加速度
注意每一步做什么、怎么做、为什么这么做
打点计时器
实验原理
v-t图像
实验步骤
知识总结
测
当堂测试
测试1
一个物体沿着直线运动，其v-t图像如图所示：
（1）它在1s末、4s末、7s末三个时刻的速度，哪个最大，哪个最小？
（2）它在1s末、4s末、7s末三个时刻的速度方向是否相同？
（3）它在1s末、4s末、7s末三个时刻的加速度，哪个最大，哪个最小？
（4）它在1s末、4s末、7s末三个时刻的加速度方向是否相同？
1
v/m·s-1
0
t/s
4
6
2
2
C
8
B
A
答案解析
一个物体沿着直线运动，其v-t图像如图所示：
（1）v4>v1>v7，通过图像比较大小
（2）相同，正负表示方向
（3）a7>a1>a4，根据斜率得出加速度，正负代表方向
（4）不相同，斜率正负代表方向
充分挖掘图像隐含的信息
1
v/m·s-1
0
t/s
4
6
2
2
C
8
B
A
测试2
在研究匀变速直线运动的实验中，算出小车经过各计数点瞬时速度如下，为了计算加速度，合理的方法是（ ）
计数点序号 1 2 3 4 5 6
计数点对应的时刻（s） 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60
通过计数点的速度（cm／s） 44.0 62.0 81.0 100.0 110.0 168.0
答案解析
A．根据任意两计数点的速度用公式算出加速度
B．根据实验数据画出v－t 图像，量出其倾角，由公式 a = tan θ求
出加速度
C．根据实验数据画出v－t 图像，由图线上相距较远的两点所对应
的速度、时间，用公式算出加速度
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
答案解析
A偶然误差较大，D实际上也仅由始末两个速度决定，偶然误差也比较大，只有利用实验数据画出对应的v－t 图像，才可充分利用各次测量数据，减少偶然误差。
由于在物理图像中，两坐标轴的分度大小往往是不相等的，根据同一组数据，可以画出倾角不同的许多图线，B是错误的。
正确的方法是根据图线找出不同时刻所对应的速度值，然后利用公式算出加速度，即方法 C。
正确答案：C
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