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(共25张PPT)
2.1 小车的速度随时间变化的规律
第二章 匀变速直线运动的研究
1．进一步练习使用打点计时器．
2．利用v-t图像处理数据，并据此判断物体的运动性质．（重点）
3．能根据实验数据求加速度．(难点）
学习目标
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
4
实验基础梳理
实验目的
1．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。
2．通过实验探究，体验如何从实验中获取数据，学会利用图像处理实验数据的科学方法。
3．知道小车在重物牵引下运动速度随时间变化的规律。
实验原理
1．利用纸带计算瞬时速度：以纸带上某点为__________取一小段位移，用这段位移的平均速度表示这点的__________。
2．用v－t图像表示小车的运动情况：以速度v为____轴、时间t为____轴建立直角坐标系，用描点法画出小车的v－t图像，图线的______表示加速度的大小，如果v－t图像是一条倾斜的直线，说明小车的速度是______变化的。
中间时刻
瞬时速度
纵
横
斜率
均匀
实验方案
打点计时器测量速度和时间
本槽码牵引小车在长木板上运动
实验器材
　打点计时器、学生电源、复写纸、纸带、导线、一端带有滑轮的长木板、小车、细绳、槽码、刻度尺、坐标纸。
实验步骤
1．如图所示，把一端带有滑轮的长木板平放在实验桌上，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，下边挂上合适的槽码，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行，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后面。
3．把小车停在靠近打点计时器处，先启动计时器，后释放小车，让小车拖着纸带运动，于是打点计时器就在纸带上打下一行小点。随后，立即关闭电源。
4．增减所挂的槽码(或在小车上放置重物)，更换纸带，再做两次实验。
实验步骤演示
纸带的处理
舍掉开头过于密集的点，从清楚的点开始,若纸带上点与点之间的距离较小，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）（但要看具体情况灵活选定）；
0.10s
0.10s
过于密集不清晰的点
问题1：怎样分析和选取纸带上的点？
处理的纸带
例：求3这个计数点的速度：
v3 = v24 = ———
x 24
2△t
x1
x2
x3
x4
x5
问题2：如何计算出所取点的瞬时速度？
n 0 1 2 3 4 5 6
v /(m·s-1) 0.10 0.21 0.30 0.39 0.52 0.58 0.80
v /(m·s-1)
0 1 2 3 4 5 6 7
t/10-1s
1.选择合适标度建立坐标系
2.描点
3.连线拟合
注意：
1.不能使用折线
2.使点迹均匀分布
在两侧
3.尺规作图
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.8
>实验所得的数据点并不是严格在一条直线上，怎么画这条直线才能够反映小车运动时速度随时间变化的规律？
让直线通过尽可能多的点，并且让不在线上的点比较均匀的分布在直线的两侧。
v /(m·s-1)
0 1 2 3 4 5 6 7
t/10-1s
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.8
实验结论
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？
④a的特点？
不变
误差分析
产生原因 减小方法
偶然误差 根据纸带测量的位移有误差 测量各计数点到起始点的距离而不是直接测量相邻计数点间的距离
系统误差 作v－t图象不准确有误差 实验中作图时应选取合适的坐标单位
木板的粗糙程度不完全相同 尽量选粗糙程度均匀的木板
注意事项
1.开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器。
2.先接通电源，等打点稳定后，再释放小车。
3.打点完毕，应立即断开电源。
4.要防止钩码落地，避免小车跟滑轮相碰，在小车到达滑轮前及时用手按住。
5.牵引小车的钩码个数要适当，以免加速度过大而使纸带上的点太少，或者加速度太小，而使各段位移差别不大，误差增大。
6.要区分打点计时器打出的计时点和人为选取的计数点，一般在纸带上每隔四个计时点取一个计数点，即时间间隔t＝0.1 s。
7.在坐标纸上画v－t图象时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图象尽量分布在较大的坐标平面内。
典例探究分析
【例】在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，
(1)下列给出的器材中，有一部分已经选好了，请选出还需要的器材。
A．电磁打点计时器 B．天平 C．低压交变电源
D．低压直流电源 E．细绳和纸带 F．槽码和小车
G．秒表 H．一端有滑轮的长木板 I．刻度尺
选出的器材有AEFH，还需要________。
解析　(1)在本实验中，不需要测量小车和槽码的质量，因此不需要天平，电磁打点计时器使用的是低压交变电源，因此不需要直流电源，同时电磁打点计时器记录了小车的运动时间，因此不需要秒表。测量点迹间的距离需要刻度尺，所以还需要的器材是C、I。
C、I
探究1　实验原理与操作
(2)某同学按照以下步骤进行操作：
A．换上纸带重复做三次，选择一条较为理想的纸带；
B．将电磁打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，接上电源；
C．把小车停在靠近电磁打点计时器的地方，先放开小车，再启动电磁打点计时器；
D．断开电源，取下纸带；
E．把一条细绳拴在小车前端，绳跨过滑轮挂上槽码，把纸带固定在小车后端并让纸带穿过电磁打点计时器。
以上步骤有错误的是________(填步骤前的字母)，应更正为__________________；步骤合理的顺序是_____________(填步骤前的字母)。
解析　(2)以上步骤有错误的是C，应先启动电磁打点计时器，再放开小车。根据组装器材、进行实验、数据处理的顺序，操作步骤顺序为：BECDA。
答案　(1)C、I　(2)C　先启动电磁打点计时器，再放开小车　BECDA
C
先启动电磁打点计时器，再放开小车
BECDA
探究2　数据处理与误差分析
【例】在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，打点计时器使用的交变电源的频率为50Hz，记录小车运动的一段纸带如图所示，在纸带上选取A、B、C、D、E、F六个计数点，相邻两计数点之间还有四个点未画出。
(1)由纸带提供的数据求出打下C、E两点时小车的速度，填入下表：
0.45
0.25
打下计数点时小车的速度v/(m·s－1)
0.3
0.2
0.1
0
计数点对应的时刻t/s
E
D
C
B
计数点序号
0.35
0.55
(2)根据上表中的数据，在图中作出小车运动的v－t图线，分析可知小车速度随时间变化的规律为_________________________________________。
解析　(2)画出的v－t图像应为一条倾斜直线，如图所示。说明小车速度随时间均匀增加。
(3)根据作出的v－t图线可得小车运动的加速度为:
________m/s2。
答案　(1)0.35　0.55　(2)见解析图　见解析　(3)1.0
德国物理学家、量子论的奠基人普朗克过：“物理定律不能单靠思维来获得，还应致力于观察和实验。”那么，这句话是什么意思呢？
其实，在古代，大约2000多年前，最早研究我们物理的并不
是所谓的物理学家，那么什么样职业的人在研究物理呢？对！
是哲学家，就是一些爱胡思乱想的人，他们看到神奇美丽大
自然多姿多彩的现象后，不禁提出了这样那样的问题：比方
说为什么会打雷下雨？为什么有春天夏天？但是当时没有老
师可以为他们解答。怎么办呢？这些问题他们在心里憋得难受，于是他们就开始自己琢磨，得出了很多对问题的经典解释。
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比方说：春秋时代的曾参就告诫人们“天圆地方”，“天似穹庐笼盖四野”，天是圆的而地呢？是方形的。所以那时人们出门不敢走太远，因为地是方形的，走的很远说不定就会掉下去！现在看起来是不是很滑稽呀；
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那么不仅我们中国有这样的空想家，在西方的古希腊也是有的啊。比方说，古希腊的亚里士多德，他认为重的物体应该比轻的物体下落的快，这是他经过长期的观察与思考得出的，看似符合实际但是其实也是有问题的。
那么，我们看到以上的哲学家在研究问题时基本上都是处于这种状态。基本上都是在思考，通过思考得出结论。这些结论在当时看来有种“众人皆醉我独醒”的意味，对社会的发展进步起到了一些积极意义，但是在今天我们用科学的眼光对其再次审视时却发现当时的“金科玉律”其实很多都不正确。为什么会出现这样的情况呢？就是因为他们没有致力于观察和实验——没有使用科学的研究方法。
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课堂小结
一、实验设计
二、实验步骤
⑴ 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。
⑵ 穿好纸带；挂好钩码。
⑶ 小车停在靠近打点计时器的位置，先接通电源然后放开小车，让小车拖着纸带运动，打完后立即关闭电源。
⑷ 换纸带，加钩码，再做两次.
三、数据处理
方法： 1、列表法 2、图像法（v - t 图像）
结论：小车运动的v-t 图像近似一条倾斜的直线。
谢谢观看，
你学到了什么？

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