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(共22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
一、上节回溯
1．加速度
2．v -t 图像
3．两种打点计时器
心若有所向往，何惧道阻且长
　　研究某一种运动的特点和规律，一般要从某个具体事例开始。高铁出站时，可以近似看成变速直线运动，那么在它出站的过程中，速度随时间是怎么变化的？
问题引入
二、知识讲解——实验思路
心若有所向往，何惧道阻且长
1．注意事项：
（1）调节滑轮的高度，使得细绳要与长木板板面平行
（2）适当选取钩码个数，避免小车的速度过大或过小。
（3）小车应由紧靠打点计时器处开始释放，便于打出更多的点。
（4）先接通电源，打点计时器稳定后再释放小车。
（5）在小车撞击长木板末端前应及时用手挡住小车、接着挂钩，避免
发生撞击。
梳理深化
分组实验 采集数据
心若有所向往，何惧道阻且长
2.在测量和数据处理中可能产生哪些误差？如何减小或者避免这些误差？
3.实际测量中，通常每隔四个计时点选一个点作为计数点进行测量，请说明这样做的原因。
交流讨论
分组实验 采集数据
心若有所向往，何惧道阻且长
　　我们用重物牵引小车的运动代替高铁出站的过程进行研究，那么要研究小车的速度随时间变化的规律，我们该如何设计这个实验？又要测量哪些物理量？选用什么器材？
实验原理
　　要探究小车速度随时间变化的规律，就要测量小车在不同时刻的瞬时速度，这就要用到打点计时器。
二、知识讲解——实验思路
心若有所向往，何惧道阻且长
2.在测量和数据处理中可能产生哪些误差？如何减小或者避免这些误差？
3.实际测量中，通常每隔四个计时点选一个点作为计数点进行测量，请说明这样做的原因。
交流讨论
分组实验 采集数据
心若有所向往，何惧道阻且长
　　回顾用打点计时器测量瞬时速度，需要哪些实验器材？本实验又需要哪些实验器材？
实验仪器
　　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。
二、知识讲解——实验思路
心若有所向往，何惧道阻且长
2.数据处理：
（2）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，…
梳理深化
分组实验 采集数据
心若有所向往，何惧道阻且长
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？
心若有所向往，何惧道阻且长
1.表格中的数据反映出速度随时间有怎样的变化关系？
2.如何根据实验数据画出实验图像？
3.若某个点明显偏离直线，可能是什么原因及怎样处理？
4.如果小车运动是v-t图像是一条倾斜的直线，你能用自己的
语言描述小车运动速度随时间的变化规律吗？
交流讨论
数据处理 归纳结论
心若有所向往，何惧道阻且长
【训练3】做加速直线运动的小车，牵引一条纸带通过打点计时器，交流电源的频率是50Hz，由纸带上打出的某一点开始，每5个点剪下一段纸带，如图所示，每一小段纸带的一端与x轴相重合，左边与y轴平行，将纸带贴在坐标系中。
(1)仔细研究图像，找出小车在相邻时间内位移存在的关系；
(2)设T＝0.1s，请画出该小车的v－t图像；
(3)根据图像求其加速度。
心若有所向往，何惧道阻且长
心若有所向往，何惧道阻且长
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
心若有所向往，何惧道阻且长
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？
心若有所向往，何惧道阻且长
心若有所向往，何惧道阻且长
心若有所向往，何惧道阻且长
5.实验误差是实验测量值（包括直接和间接测量值）与真实值（客观存在的准确值）之差，分为偶然误差和系统误差，不管人们主观愿望如何，也不管人们在测量过程中怎样精心细致地控制，误差还是要产生的，实验误差永远不等于零。但是通过完善实验原理、改进实验装置和测量方法，可以减小实验误差。本实验产生误差的主要原因是什么？如何改进能使测量数据更加准确？
6.某组同学实验过程中将固定打点计时器一端的木板垫高，使木板有一倾斜角度，是否对实验结果有影响？画出的图象有什么不同？
交流讨论
数据处理 归纳结论
心若有所向往，何惧道阻且长
t/s
v/(m/s)
描绘小车的
V-t图
实验中取平均值，是减少偶然误差一种最重要的方法，直观，形象，生动，让人一目了然。
心若有所向往，何惧道阻且长
1．(2022·湖北部分重点高中高一上期中)小明同学按如图所示装置做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验。
(1)释放小车时，实验装置如图甲所示，指出该装置中操作错误的是________。
A．电磁打点计时器接在直流电源上了
B．小车质量没有远大于槽码质量
C．小车离打点计时器过远
解析　(1)电磁打点计时器应接在交变电源上；不需小车质量远大于槽码质量；小车离打点计时器过远，故选A、C。
AC
实验能力自测
心若有所向往，何惧道阻且长
(2)如图乙为改正装置后打下的一条纸带的中间部分，A、B、C、D为其中连续打出的四个点(已知打点计时器打点时间间隔T＝0.02s)。由于操作不慎，C点模糊了，小明仍用此纸带来研究。从图上可以读得A点在刻度尺上位置的读数为______cm，在打下C点时小车的速度最接近于______m/s(结果保留3位有效数字)。
3.00
1.40
心若有所向往，何惧道阻且长
2．某同学在玩具赛车的赛车场看赛车比赛时，用相机连拍功能对经过的某玩具赛车进行了连拍，然后他把连拍后的照片对应赛道位置排列好，排列好的位置关系如图所示。已知该照相机的连拍频率是每秒10片，照片与实物的比例为1∶10。为了判断该赛车的运动情况，该同学对整理好的照片进行了研究。请根据图中数据回答下列问题：
(1)该照相机连拍时，其拍摄周期为T＝________s。
(2)图中从左向右玩具赛车在第二个位置的速度v2＝________m/s，赛车在第五个位置的速度v5＝________m/s。
(3)该玩具赛车在连拍时间内的平均加速度a＝________m/s2。

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