资源简介

(共31张PPT)
实验：探究小车速度随时间的变化规律
年 级：高一
学 科：物理（人教版）
课堂引入
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的规律呢？
本节研究小车在重物牵引下速度随时间变化的规律，你认为如何设计此实验？需要测量哪些物理量？选用什么器材？请你把自己研究的方案写出来，并和同学交流。
实验思路
打点计时器测量速度和时间
槽码牵引小车在长木板上运动
实验方案
打点计时器
小车
槽码
一端附有定滑轮的长木板
纸带
细绳
刻度尺
开关
导线
固定夹
学生电源
实验器材
实验装置图
1. 实验操作
在长木板上固定打点计时器，连接电路。让小车停在靠近打点计时器的位置，安装好纸带，连接细绳和槽码。
启动打点计时器，释放小车，打点完成后关闭电源，观察纸带的点迹是否清晰。
增减所挂槽码的质量，更换纸带，再做两次实验。
认清打点计时器类型
实验步骤
实验操作
实验纸带
　　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 0 1 2 3 4 5 6
时间 t / s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
v1 / (m·s-1)
v2 / (m·s-1)
v3 / (m·s-1)
数据记录
瞬时速度的求解方法：
　　选择一条较理想的纸带，用平均速度代替瞬时速度的方法得到各计数点的瞬时速度。
3
2
1
0
x1
x2
x3
数据处理
如何处理计算出来的数据？
数据处理
t/s 0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50
v/（m · s-1） 0.26 0.43 0.60 0.77 0.94
１．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 = 0.40 s
Δv = 0.675 m/s
２．图像法
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.
数据处理
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
t/s
o
0.10
0.20
0.30
0.40
v/(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/s
数据处理
某同学采用了如下方法绘制小车运动的v-t图像：先把实验得到的纸带每隔0.1 s剪断，得到若干短纸条，再把这些纸条下端对齐，并排贴在一张纸上。纸条的宽度方向作为时间坐标轴，长度方向作为速度坐标轴，最后将纸条上端中心连起来，得到小车运动的v-t图像。
这样做有道理吗？
数据处理
0.10 s
0.10 s
0.10 s
0.10 s
0.10 s
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
数据处理
1.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
实验结论
滑轮不能过高,细绳应与木板平行。
小车应由紧靠打点计时器处开始释放，当小车到达滑轮前及时用手按住,要防止钩码落地，避免小车跟滑轮相碰。
先接通电源，后让纸带运动。
打点结束后立即关闭电源。
要区分打点计时器打出的计时点和人为选取的计数点。
实验注意事项
【课堂反馈】用电磁打点计时器、平板(光滑)、小车等器材探究小车速度随时间变化的规律，下图所示是某同学即将释放小车之前的实验装置图。该装置图中有3处明显错误，它们分别是：(1)_____________________
(2)___________________________
(3)__________________________
细线应与木板平面平行
小车应靠近打点计时器处释放
电源应选择交流电源
典型例题
【课堂检测】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)计算各点的瞬时速度，vD＝___ m/s，vC＝____m/s，
3.9
2.64
典型例题
课堂小结
1
3
2
4
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1】小华同学在做“用打点计时器测速度”的实验时，从打下的若干纸带中选出了如图所示的一条纸带，已知打点计时器使用的电源频率为50 Hz，每两个相邻计数点间有四个点没有画出，各计数点到0点的距离已在图中标出。
（1）为了达到实验的目的，除了有打点计时器、纸带、小车、细绳、导线、低压交变电源、槽码、长木板外，还需要的仪器有___________；
A．刻度尺　　　B．铁架台　　　C．停表　　　D．天平
典例分析
【正确答案】A
【典例1】（2）图中两相邻计数点间的时间间隔为T=___________s；
（3）根据纸带提供的信息，小华同学已经计算出了打下1、2、3、4、6这五个计数点时小车的速度，请你帮助他计算出打下计数点5时小车的速度v5=___________m/s。
典例分析
【参考答案】T=0.02×5s=0.1s
【典例2】（2021·北京市第五十中学高一期中）实验课上：同学们利用打点计时器等器材，研究小车做匀变速直线运动的规律。主要实验步骤有：
A．把小车停在靠近打点计时器处，接通电源放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器在纸带上打一系列的点。
B．把细绳拴在小车上，并在另一端挂上适当的钩码，使之跨过定滑轮，调整装置，使小车能在长木板平稳地加速滑行。把纸带穿过打点计时器，并将其一端固定在小车的后面。
C．把一端装有定滑轮的长木板平放在实验桌上，使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在木板没有滑轮的一端。
D．更换新纸带，重复实验三次，选择一条最理想的纸带进行分析。
（1）对上述实验步骤进行合理排序_______（写步骤前的字母）。
典例分析
【正确答案】CBAD
（2）其中一个小组的同学从所打的几条纸带中选取了一条点迹清晰的纸带。如图所示，图中A、B、C、D、E是按打点先后顺序依次选取的计数点，相邻计数点间的时间间隔T=0.1s。由图中的数据可知，打点计时器打下C点时小车运动的速度是_______m/s，小车运动的加速度是_______m/s2。
典例分析
【参考答案】
【典例3】（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
（2）利用求得的数值在下图所示的坐标系中做出小车的v-t图线（以打A点时开始计时），并根据图线求出小车运动的加速度a=___________m/s2；（保留小数点后两位）
典例分析
【典例4】（2022·海南·思源实验高中高一阶段练习）某一学习小组的同学想通过打点计时器在纸带上打出的点迹来探究小车速度随时间变化的规律，实验装置如图所示。
（1）常见的打点计时器有两种：________和_______，它们使用的都是_______电源（填“直流”或“交流”），当电源频率为50Hz时，每隔______s打一个点。
（2）关于本实验，下列说法正确的是_______。
A．释放纸带的同时，接通电源
B．先接通电源打点，后释放纸带运动
C．先释放纸带运动，后接通电源打点
D．纸带上的点迹越密集，说明纸带运动的速度越小
典例分析
【答案】 电磁打点计时器 电火花计时器 交流 0.02 BD
（3）要测量小车的速度。除打点计时器（含所用电源、纸带、墨粉纸盘）外还必须使用的测量工具是_______。
（4）该小组在规范操作下得到一条点迹清晰的纸带如图所示，在纸带上依次选出7个计数点，分别标上O、A、B、C、D、E和F，每相邻的两个计数点间还有四个点未画出，打点计时器所用电源的频率是50Hz。
①每相邻两计数点的时间间隔为________s，如果测得C、D两点间距x4＝2.70cm，
D、E两点间距x5＝2.90cm，则打D点时小车的速度vD＝________m/s（结果保留3位有效数字）。
典例分析
刻度尺 0.1 0.280
②该同学分别算出其他各点的速度：vA＝0.220m/s，vB＝0.241m/s，vC＝0.258m/s，vE＝0.300m/s，请在如图所示的坐标系中作出小车运动的v－t图像_______，并求出小车的加速度= _______ m/s2（结果保留3位有效数字）。
典例分析

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