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(共25张PPT)
人教版(2019)必修第一册物理高中
2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律
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
物理定律不能单靠“思维”来获得，还应致力于观察和实验。—普朗克
今天我们要用打点计时器研究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。
寻求一种运动的特点和规律，一般要从某个具体事例开始。
实验思路
打点计时器可以测量什么物理量？
位移、时间
通过打点计时器打出的纸带可以间接求什么物理量？
可以求两点间的平均速度
某一点的瞬时速度
既然选择了远方 便只顾风雨兼程
实验室如何获得较简单的运动？
重物通过跨过定滑轮的细绳拉水平长木板上的静止的小车.
既然选择了远方 便只顾风雨兼程
实验器材
学生电源
钩码
小车
细绳
纸带
打点计时器
一端附有定滑轮的长木板
刻度尺
如何设计实验？
新课教学：
通过研究小车在重物牵引下运动的速度随时间变化的规律。
合作探究任务：
阅读课本同组同学进行讨论实验具体方案。
实验目的：
既然选择了远方 便只顾风雨兼程
交流电源
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
实验器材：
测量小车的速度，做出小车的v-t图象，初步分析小车速度变化的规律。
实验任务：
既然选择了远方 便只顾风雨兼程
实验步骤：
⑴把一端附有滑轮的长木板水平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上远离滑轮的一端，插好电源。
⑵ 穿纸带；挂钩码。
⑶ 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。
⑷ 换纸带，更换钩码，再做两次.
既然选择了远方 便只顾风雨兼程
实验注意事项：
1．滑轮不能过高或过低,细绳应与木板平行.
2、实验时要注意保护小车及滑轮，要避免它们被碰坏或跌坏。
3．小车另一端所挂的钩码个数要适当，以100g以内为宜，若用到150g以上，则纸带打出的点数不能满足一0.1s为计数点，计时间隔可取0.8s-0.6s.
既然选择了远方 便只顾风雨兼程
纸带的处理
1、方法：
列表法
图象法
编号 x/cm t/s v/cm/s
0
1
2
3
4
5
6
既然选择了远方 便只顾风雨兼程
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、拟合：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，用直线拟合，让尽可能多的点处在直线上，不在直线上的点应对称地分布在直线两侧。
3.若某个点明显偏离直线，实验中有误差，应舍掉
图象法处理数据
既然选择了远方 便只顾风雨兼程
1、把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，放手后，看小车能否在木板上平稳地滑行，然后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．
2、把小车停靠在打点计时器处，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系列的小点，换上新纸带，重复实验三次．
既然选择了远方 便只顾风雨兼程
(1)滑轮不能过高,细绳应与木板平行。
(2)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,防止小车从木板上掉下来。
(3)先接通电源，后让纸带运动。
（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，而使误差增大
注意事项
既然选择了远方 便只顾风雨兼程
1、上怎样选取纸带的点？
开头过于密集的点舍掉，从清楚的点开始,每隔五个间隔取一个计数点，(每两个计数点之间的时间间隔是0.1s）。
0
1
2
3
数据处理
既然选择了远方 便只顾风雨兼程
2、如何计算出所取点的瞬时速度？
用求平均速度的方法来代替（用计算较准确的平均速度来代替。
0
1
2
3
1.2cm
1.6cm
2.0cm
2.4cm
平均速度 → 瞬时速度（如何测△x）
既然选择了远方 便只顾风雨兼程
计算出所取计数点的瞬时速度
………
既然选择了远方 便只顾风雨兼程
(1)试根据纸带上各个计数点间的距离，计算出打下B、F两个点时小车的瞬时速度，并将这两个速度值填入表格中。(结果均保留3位有效数字)
速度 vB vC vD vE vF
数值/(m·s－1) 0.479 0.560 0.640
0.400
0.721
由于每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，所以相邻的计数点间的时间间隔T＝0.1 s，则
既然选择了远方 便只顾风雨兼程
(2)将B、C、E、F各时刻的瞬时速度标在直角坐标系中(D时刻的已标出)，并作出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线。
答案　见解析图
既然选择了远方 便只顾风雨兼程
小车的瞬时速度随时间变化的关系图线如图所示。
既然选择了远方 便只顾风雨兼程
(3)由所作速度—时间图像求出小车加速度为________________________
__________ m/s2。(结果保留2位有效数字)
0.80(0.78、0.79、0.81、
0.82均可)
既然选择了远方 便只顾风雨兼程
(4)写出图线与纵轴的交点的物理意义：___________________________
________________。
打点计时器打计数点A时刻小车
对应的瞬时速度
图线与纵轴的交点表示打点计时器打计数点A时刻小车对应的瞬时速度。
既然选择了远方 便只顾风雨兼程
(来自教材)为研究小车沿斜面向下运动的规律，把纸带的一端固定在小车上，小车拖动纸带运动时，纸带上打出的点如图所示。
(1)某同学用以下方法绘制小车的v－t图像。先把纸带每隔0.1 s剪断，得到若干短纸条。再把这些纸条由短到长并排贴在一张纸上，使这些纸条下端对齐，作为横轴，标出时间(表示时间轴)。最后将纸条上端中心连起来，于是得到v－t图像。请你按以上办法(用一张薄纸压在图上，复制得到纸带)绘制这个图像。
答案　见解析
既然选择了远方 便只顾风雨兼程
如图所示
既然选择了远方 便只顾风雨兼程
(2)这样做有道理吗？说说你的看法。
有道理。因为剪下的纸条长度表示0.1 s时间内位移大小Δx，这些纸带构成上述所示的直方图。小车运动速度大小近似认为v＝ ，由于v∝Δx，所以纸带长度反映了小车运动速度的大小。
答案　见解析

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