2.1 实验:探究小车速度随时间变化的规律 课件(共30张PPT)高一上学期物理人教版(2019)必修第一册

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2.1 实验:探究小车速度随时间变化的规律 课件(共30张PPT)高一上学期物理人教版(2019)必修第一册

资源简介

(共30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
学习目标
01
04
02
03
会利用v t图像处理实验数据
会利用平均速度求瞬时速度
能根据实验数据求加速度
掌握实验原理、数据处理、误差分析等问题
2
物体的运动通常比较复杂,例如速度有时快有时慢,我们怎么研究呢?
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
探究物体的运动随时间变化的规律,可以借助打点计时器先记录物体在不同时刻的位置,再通过对纸带的分析,计算得到相应时刻的瞬时速度。
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
实验原理
根据实验原理设计实验
实验器材
⑤附有滑轮的
长木板
④小车
⑦带小钩的细线
⑥钩码数个
①打点计时器
③纸带
⑧刻度尺
②学生电源、导线
实验步骤
(1)把一端带有滑轮的长木板放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面,
把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端,连接好电路.
(2)把一条细绳拴在小车上,使细绳跨过滑轮,下边挂上钩码,
把纸带穿过打点计时器,并把纸带的一端固定在小车的后面.
(3)把小车停在靠近打点计时器处,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列小点.
(4)换上新的纸带,重复实验两次.(打完纸带后立即关闭电源)
(5)增减所挂钩码(或在小车上放置重物),按以上步骤再做
两次实验.
注意事项
1.固定打点计时器时应让限位孔处在长木板的中央位置
2.滑轮不能过高,细绳应与木板平行
3、小车另一端所挂的钩码个数要适当,避免速度过大而使纸带上打的点太少,或速度太小使各段位移无法区别,从而使误差增大
3.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。
4.先接通电源,后让纸带运动
5.打点结束后立即关闭电源
数据处理:
关于纸带的选取
从几条纸带中选择一条比较理想的纸带,且开头过于密集的点应舍掉。用纸带的后一段进行测量;若纸带上点与点之间的距离较小,可取多个间隔(如5个)作为一个计数时间间隔(但要根据具体情况灵活选定),此时时间间隔不再是0.02s;原则上取六、七个计数点为宜,并给选取的点加上标记。
采集数据的方法
如图所示,一般不是直接测量
相邻两个计数点间的距离,而是先测量出各个计数点到计时零点间的距离x1、x2、x3、x4、x5,再计算出相邻两个计数点间的距离。
Δx1= x1,Δx2= x2-x1,Δx3= x3-x2,Δx4= x4-x3,…
速度的计算方法
各计数点对应的瞬时速度用平均速度来代替,即
……(T为相邻两个计数点间的时间间隔)
将所测得的数据记录下来。
点 第1点 第2点 第3点 第4点 ···
时刻t/s 0.1 0.2 0.3 0.4 ···
瞬时速度v/(m·s-1)
1.画出小车的v-t图像
(1)定标度:坐标轴的标度选取要合理,应使图像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:用一条平滑的曲线或直线“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。
2.实验结论
如果画出的v-t图像是一条倾斜的直线,说明小车做速度均匀变化的直线运动。图像和纵坐标轴的交点表示开始计时时小车的速度——初速度。
注意事项
1.开始放开小车时,应使小车靠近打点计时器。
2.先启动打点计时器,等打点稳定后,再放开小车。
3.打点完毕,立即关闭电源。
4.选取一条点迹清晰的纸带,舍掉开头点迹密集部分,选取适当的计数点(注意计数点与计时点的区别),弄清楚所选的时间间隔T等于多少。
5.不要分段测量各段距离,应尽可能地一次测量完毕(可统一量出各计数点到计时起点的距离)。
6.在坐标纸上画v-t图像时,注意坐标轴单位长度的选取,应使图像大致布满坐标纸。
数据处理的规范要求
(1)处理纸带时,一定要分清计时点和计数点,搞清计数点之间的时间间隔T。
(2)明确坐标轴的意义并选取合适标度,既要把数据标注在坐标系中,又要匀称直观,合理分布,大小适中。
(3)如果坐标系中的数据点大致落在一条直线上,作图线时应使尽可能多的点落在直线上,不在直线上的点应均匀分布在直线两侧;如果图线是曲线,要用平滑的曲线连接各点。
1、根据纸带测量的位移有误差
误差分析
2、作v-t图像不准确有误差
3、铝板的不同部位粗糙程度不完全相同。
4、电源频率不稳定有误差
v/m·s-1
t/s
0
v/m·s-1
t/s
0
匀加速直线运动
匀减速直线运动
匀变速直线运动可分为两类:
a、匀加速直线运动:速度随时间均匀增加。
b、匀减速直线运动:速度随时间均匀减小。
v-t图像是一条倾斜的直线
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;
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.
注意事项
  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。
实验创新
【观察与思考】将小球从紧靠竖直支架A的位置由静止释放,小球沿着倾斜直槽向下运动,用频闪照相机对小球进行拍照,如图。请认真观察,记录数据。
匀变速直线运动的位移特点
课 堂 练 习
1.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,所需器材有:打点计时器(带导线)、长木板、纸带、复写纸、小车、钩码、细线,此外还需(  )中的器材.
A.直流电源、天平及砝码 B.直流电源、毫米刻度尺
C.交流电源、天平及砝码 D.交流电源、毫米刻度尺
D
课 堂 练 习
2.在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中,未启动打点计时器,小车应放置在(  )
A.靠近打点计时器位置
B.长木板上的滑轮附近
C.打点计时器与滑轮的中点处
D.任意位置
A
课 堂 练 习
3.如图是某同学在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验时打出的纸带,已知打点计时器的电源频率是50 Hz(周期是0.02 s),则:( )  )
D
课 堂 练 习
4.(多选)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,得到如下图所示的纸带,其中A、B、C、D、E、F、G为计数点,相邻两计数点间的时间间隔为T,x1、x2、x3、x4、x5、x6分别为AB、BC、CD、DE、EF、FG间的位移,下列可用来计算打D点时小车速度的表达式是(   )
B C
课 堂 练 习
5.(多选)“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,如图甲、乙两个图象为甲、乙两位同学从实验中得到数据后画出的小车运动的v-t图象.下列说法正确的是(  )
A.甲的实验误差比乙的实验误差小
B.甲的实验误差比乙的实验误差大
C.甲在实验中处理纸带时没有舍掉开头一些密集的点迹
D.乙在实验中处理纸带时没有舍掉开头一些密集的点迹
B C
课 堂 练 习
6.关于用打点计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验,下列说法中正确的是(  )
A.打点计时器应固定在长木板上,且靠近滑轮一端
B.开始实验时小车应靠近打点计时器一端
C.应先接通电源,待打点稳定后再释放小车
D.牵引小车的钩码个数越多越好
B C
课 堂 练 习
7.在探究“小车速度随时间变化的规律”的实验中,某同学操作以下实验步骤,其中错误或遗漏的步骤有(遗漏步骤可编上序号G……)__________________________________________________________________
A.将小车安放至靠近打点计时器处,先放开小车,再接通电源
B.将打点计时器固定在平板上没有滑轮的一端,并接好电路
C.把一条细绳拴在小车上,细绳跨过定滑轮,下面吊着适当重的钩码
D.取下纸带
E.将平板一端抬高,轻推小车,使小车能在平板上做匀速运动
F.将纸带固定在小车尾部,并穿过打点计时器的限位孔
将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序______________
步骤A中应先接通电源, 再放开小车
步骤D中取下纸带前应先断开电源
补充步骤G:换上新纸带,重复三次实验;
BECFADG
课 堂 练 习
8.在“探究小车的速度随时间变化的规律”的实验中,某同学操作过程中有以下实验步骤:
A.拉住纸带,将小车移至靠近打点计时器处,先放开纸带,再接通电源;
B.将打点计时器固定在长木板上,并连接好电路;
C.把一条细绳拴在小车上,细绳跨过定滑轮,下边吊着适当重的钩码,放手后看小车能否在木板上做平稳的加速运动;
D.取下纸带;
E.把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上,并使附有定滑轮的一端伸出桌面;
F.将纸带固定在小车尾部,并穿过打点计时器的限位孔;
G.换上新纸带,重复操作两次.
(1)其中有错误的步骤是______;应改正为___________________________________.
(2)将改正后的步骤按合理的顺序写在横线上:步骤顺序为_________________.
A 
先接通电源,再放开纸带
EBCFADG
课 堂 练 习
9.在“探究小车速度随时间变化的规律”时,某同学根据所学知识设计了如下实验步骤:
A.把打点计时器固定在长木板上,连接好电路;
B.把小车停放在靠近打点计时器处,接通电源后放开小车;
C.换上纸带,重复三次,选择一条理想的纸带;
D.把纸带穿过打点计时器,并把它的一端固定在小车车尾;
E.断开电源,取下纸带.
(1)合理的实验顺序应为____________.
ADBEC
若下图是该实验得到的一条纸带,从0点开始每5个计时点取一个记数点,依照打点的先后顺序依次编为1、2、3、4、5、6,测得s1=5.18cm, s2=4.40cm,s3=3.62cm,s4=2.84 cm,s5=2.06 cm,s6=1.28 cm.
(2)相邻两记数点间的时间间隔为________s.
(3)打点计时器打下记数点3时,小车的速度大小v3=________m/s.
0.1
0.323
课堂小结
探究小车速度随时间的变化规律
实验设计
实验原理
实验步骤
实验操作
器材安装
数据采集
数据处理
计算瞬时速度
作v-t图
归纳结论
谢谢观看,
你学到了什么?

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