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(共40张PPT)
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
课标定位
1.知道探究实验的一般步骤。
2.知道打点计时器的使用方法。
3.知道各点瞬时速度的求解方法。
4.根据纸带得到的数据，在坐标纸上画v-t图象。
素养阐释
1、物理观念：周期、计数点、瞬时速度
2、科学思维：通过实验增强学生对于速度随时间变化的理解，渗透“学以致用”的思想
一、实验目的
探究小车速度随时间变化的规律
研究小车在重物牵引下速度随时间变化的规律
1、如何设计此实验？
2、需要测量哪些物理量？
3、要想进行实验，需要哪些实验器材？
？
速度、时间
打点计时器
问题1：打点计时器可以直接记录的物理量是什么
问题2：通过打点计时器可以间接测量什么物理量？
两点间的平均速度
某点的瞬时速度
加速度
知识回顾
位移、时间 （测量位移与时间的仪器）
位移——用刻度尺测量
时间——打点周期T=1/f
实验思路
实验目的
用打点计时器研究小车在重物牵引下的运动，探究小车的速度随时间变化的规律。
实验思路
实验器材
打点计时器、导线、纸带、小车、细线、钩码、带滑轮的轨道、刻度尺
1．轨道放好，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定，连接好电路。
2．把纸带固定在小车的后端，并把纸带穿过打点计时器的限位孔。
3．小车前端连接细线，跨过滑轮，挂好钩码。
4．先接通电源，然后放开小车，让小车拖着纸带运动，打完一条纸
带后立即关闭电源。
5．更换纸带，改变钩码数（或者在小车上放置重物），重复实验。
实验步骤
注意事项
1．固定打点计时器时应让限位孔处在的轨道中央位置。
2．滑轮高度适宜，细绳应与轨道平行。
3．小车应由紧靠打点计时器处开始释放。
4．先接通电源，后释放小车，让纸带运动。
5．打点结束后立即关闭电源。
实验步骤
怎样分析和选取纸带上的点？
选择所打纸带中最清晰的一条，舍掉开头一些过于密集的点，找一个适当的点当作计时点．若纸带上点与点之间的距离较小，可取多个间隔（一般取5个间隔）为一个计数间隔时间（间隔不再是0.02s），把数据填入表格．原则上取六、七个计数点为宜；给选取的点加标记。计算各点的瞬时速度,填入设计的表格中
数据处理
如何计算出所取点的速度？
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），选择包括该点在内的一段位移（该点最好处在中间时刻位置）Δx，找出对应的时间Δt，用Δx／Δt作为该点的瞬时速度；对于选取的两个端点的速度暂时不计算（误差较大）；测量各个计数点之间的距离应考虑估读位、单位。
（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。
注意：
①选取的两个点要在所画的图像上，不一定是实验数据；
②选取的两个点要离得尽量远一些，以减小实验误差；
（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）,为后续学习逐差法做准备。
思考探究：
某小组同学通过实验得到一条纸带，如下图所示计算出纸带上各计数点0、1、2、3……，所对应的速度分别v1、v2、v3……，且每相邻两个计数点之间的时间间隔是T.
小车的瞬时速度随时间增大而增大。
思考:小车的具体运动规律是什么
- -
0.201
0.280
0.432
0.355
0.512
同理，可求出另外两条纸带的情况
任务：数据记录、分析 寻找规律
问题情景:如图所示为一组纸带及数据记录表格
问题
1.根据表中计算出的速度，你能看出小车的速度随时间如何变化吗
- -
0.201
0.280
0.355
0.432
0.512
2.怎样更直观、形象地反映小车速度随时间变化的规律
3.作图前，怎样给坐标轴定标
4.你能确定除描出点外的其它时刻小车的速度吗
5.连线连续、平滑的依据是什么
是否还应有其它考虑 是否所有的点都要在连线上
6.小车运动的v－t图像是什么图形
说明小车运动的速度随时间变化有什么规律
7.你能从图线中得到有关运动的哪些信息
数据分析
从表格数据中很难看出小车速度随时间变化的定量关系，可以考虑用v-t图像分析：
(1)定标度：坐标轴的标度选取要合理，应使图象大致分布在坐标平面中央．
(2)描点：描点时要用平行于两坐标轴的虚线标明该点的位置坐标．(所描的点一般用“·”标明)
(3)连线：用一条曲线或直线“拟合”这些点．
仔细观察所描各点的分布情况．用一条直线“拟合”这些点，即让所画的直线连接尽可能多的点，不能连接的点应均匀分布在直线两侧，舍弃离直线较远的点．
t/s
v/m/s
描绘图象：各点的分布大致都落在一条直线上，我们可以推断：如果没有实验误差的理想情况下，所描出的各点应全部落到这条直线上。因此，画直线时，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。
在误差范围内得到的小车的v-t图象是一条倾斜的直线，斜率不变即加速度不变。
实验结论
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=13.3mm
xB=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
v-t图象和x-t图象的比较
考点精讲
例1（1）如图所示
为“探究小车速度
随时间变化的规
律”的实验装置图，
下列说法正确的是_____。
A．先释放小车，再接通电源
B．先接通电源，再释放小车
C．打点计时器应使用交流电
D．打点结束，应先取下纸带，然后再关闭电源
（2）如图为在“探究小车速度随时间的变化规律”实验中, 得到的一条纸带, 从中确定五个计数点, 量得d1=8.00cm, d2=18.00cm, d3=30.00cm, d4=44.00cm。每相邻两个计数点间的时间间隔是0.1s.则打C点时小车的速度vc=____m/s, 小车的加速度a=____m/s2.
(结果均保留两位有效数字)
B C
1.1
2.0
v-t图象和x-t图象的比较
例2．研究小
车匀变速直
线运动的实验装置如图(a)。打点计时器的工作频率为50Hz。纸带上计数点的间距s1=3.59cm、s2=4.41cm、s3=5.19cm、s4=5.97cm、s5=6.78cm、s6=7.58cm，其中每相邻两点之间还有4个记录点未画出。
(1)部分实验步骤如下：
A.测量完毕，关闭电源，取出纸带
B.接通电源，待打点计时器工作稳定后放开小车
C.将小车停靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连
D.把打点计时器固定在平板上, 让纸带穿过限位孔
上述实验步骤的正确顺序是：___________。
(2)图(b)中标出的相邻两计数点的时间间隔______s.
(3)计数点5对应的瞬时速度大小为___________m/s。（结果保留2位有效数字）
(4)充分利用记录数据，减小误差，小车加速度大小为___________。(结果保留2位有效数字）
D C B A
0.1
0.64
0.79
t/s
v/(m/s)
1、与v轴的截距表示什么意思？
2、斜率的物理意义？
开始计时时，小车的速度
斜率反映小车速度增加的快慢—加速度
课堂训练
探究小车速度随时间变化的规律
一、实验思路
二、实验器材
三、进行实验
四、数据分析
五、注意事项
槽码牵引小车在长木板上运动，分析纸带，计算小车不同时刻瞬时速度
图像法：作出小车运动的v－t图像
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
实验步骤1、2、3、4
操作步骤注意事项
数据分析注意事项

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