高中物理 第二章第一節(jié)2.1實驗：探究小車速度隨時間變化規(guī)律課件 新人教必修1

1、2021/8/11 星期三1第二章 勻變速直線運動第1課時 實驗:探究小車速度隨時間變化的規(guī)律 知識梳理1. 打點計時器應(yīng)采用低壓交流電源，當(dāng)電源的頻率是50 Hz時，每隔0.02 s打下一個點.2021/8/11 星期三22. 若紙帶上打出的點跡如圖所示，任意一點B的瞬時速度，就等于包含該點在內(nèi)的一小段時間內(nèi)的平均速度，且時間越短這段時間內(nèi)的平均速度就越接近B的瞬時速度.即vB ，且 比 更接近vB(后面的知識將告訴我們，如果物體的運動滿足一定的條件，則就有vB= ).3. 在v-t圖象中,圖線的斜率表示加速度a= .2021/8/11 星期三31. 實驗?zāi)康奶骄啃≤囁俣入S 變化的規(guī)律.2.

2、 實驗原理利用 打出的紙帶上記錄的數(shù)據(jù)，以確定小車速度隨時間變化的規(guī)律.3. 實驗器材打點計時器、低壓 電源、紙帶、帶滑輪的長木板、小車、 、細線、復(fù)寫紙片、 .自我校對1. 時間2. 打點計時器3. 交流鉤碼紙帶2021/8/11 星期三41. 在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，對于減小實驗誤差來說，下列方法中有益的是( )A. 選取計數(shù)點，把每打5個點的時間間隔作為一個時間段B. 使小車運動的加速度盡量小些C. 舍去紙帶上密集的點，只利用點跡清晰、點間間隔適當(dāng)?shù)哪且徊糠诌M行測量、計算D. 選用各處平整程度、光滑程度相同的長木板進行實驗【解析】選取計數(shù)點時，可把每打5個點的時間間隔

3、作為一個時間段，利用點跡清晰、點間間隔適當(dāng)?shù)哪且徊糠诌M行測量和計算可減小誤差，故A、C正確;選用各處平整程度、光滑程度相同的長木板進行實驗，可以減小因加速度不均勻帶來的誤差，故D正確.【答案】 ACD2021/8/11 星期三52. 關(guān)于“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗操作，下列說法中錯誤的是( )A. 長木板平放在實驗桌上B. 在釋放小車前，小車應(yīng)緊靠在打點計時器上C. 應(yīng)先接通電源，待打點計時器開始打點后再釋放小車D. 要在小車到達定滑輪前使小車停止運動【解析】實驗過程中，長木板應(yīng)平放在實驗桌上，故A正確;在釋放小車前，小車應(yīng)靠近打點計時器處，不能緊靠在打點計時器上，故B錯誤；應(yīng)先接

4、通電源，后釋放小車，故C正確;不要讓小車碰到滑輪，故D正確。 【答案】 B 3. 在下列給出的器材中，選出“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中所需的器材并填在橫線上（填序號）.打點計時器 天平 低壓交流電源低壓直流電源 細線和紙帶 鉤碼和小車秒表一端有滑輪的長木板刻度尺選出的器材是 .2021/8/11 星期三6【答案】 使用打點計時器時,下列問題對實驗的影響是什么?(1) 錯接在直流電源上,影響是 ;(2) 電源頻率不穩(wěn),影響是 ;(3) 振針壓得太緊,影響是 ;(4) 電源電壓不穩(wěn),影響是 ;(5) 振針過長,影響是 . (1) 不會打點;(2) 打點間隔無規(guī)律,不總是每隔0.02 s

5、打一個點,但紙帶上看不出,而實際上打點間隔已不是0.02 s內(nèi)物體運動的位移;(3) 針與紙帶接觸時間過長,使“點”變成為“線”;(4) 不影響打點的時間間隔,影響打點的清晰程度;(5)對紙帶的影響和振針壓得太緊相似,是間斷的直線.2021/8/11 星期三7實驗步驟1.把附有滑輪的長木板平放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路.2.把一條細線拴在小車上，使細線跨過滑輪，下邊掛上合適的鉤碼.把紙帶穿過打點計時器，并把紙帶的一端固定在小車的后面. 3.把小車停在靠近打點計時器處，接通電源后放開小車，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一行小點

6、，隨后立即關(guān)閉電源.換上新紙帶，重復(fù)實驗三次.2021/8/11 星期三84.從三條紙帶中選擇一條比較理想的，舍掉開始比較密集的點跡，在后邊便于測量的地方找一個點做計時起點.為了測量方便和減少誤差，通常不用每打一次點的時間作為時間的單位，而用每打五次點的時間作為時間的單位，即T=0.02 s5=0.1 s.在選好的計時起點下面標(biāo)明A，在第6點下面標(biāo)明B，在第11點下面標(biāo)明C，點A、B、C叫做計數(shù)點，兩個相鄰計數(shù)點間的距離分別是x1、x2、x35.利用第一章方法得出各計數(shù)點的瞬時速度填入下表：位置 ABCDEFGt(s)00.10.20.30.40.50.6v(m/s) 2021/8/11 星期

7、三96.以速度v為縱軸，時間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在直角坐標(biāo)系中描點.7.通過觀察思考，找出這些點的分布規(guī)律.注意事項1. 開始釋放小車時，應(yīng)使小車靠近打點計時器. 2. 先接通電源使計時器工作后再放開小車，當(dāng)小車停止運動時及時斷開電源. 3. 要防止鉤碼落地和小車與滑輪相撞，當(dāng)小車到達滑輪前及時用手按住.4. 牽引小車的鉤碼個數(shù)要適當(dāng)，以免加速度過大而使紙帶上的點太少，或者加速度太小而使各段位移差別不大，從而使誤差增大.加速度的大小以能在60 cm長的紙帶上清楚地取得六七個計數(shù)點為宜.5. 要區(qū)別計時器打出的點和人為選取的計數(shù)點.一般在紙帶上每5個點取一個計數(shù)點，間隔為0.

8、1 s.2021/8/11 星期三106. 作v-t圖象時,應(yīng)讓圖線連接盡可能多的點,不能連接的點應(yīng)大致分布在圖線的兩側(cè).例1了解實驗儀器的結(jié)構(gòu)、工作原理和工作條件是保證實驗成功的前提，通過對實驗儀器的觀察，掌握新儀器的使用方法，也是一種重要的實驗?zāi)芰?使用電火花計時器來分析物體運動情況的實驗中：(1)在如下實驗步驟中，正確合理的排列順序為 .A.把電火花計時器固定在桌子上B.安好紙帶C.松開紙帶讓物體帶著紙帶運動D.接通220 V交流電源E.按下脈沖輸出開關(guān)，進行打點(2)在安放紙帶時，要檢查墨粉紙盤是否已經(jīng)正確地套在 ，還要檢查 是否夾在兩條紙帶之間.2021/8/11 星期三11【解析】

9、(1)合理的順序應(yīng)為ABDEC.(2)墨粉紙盤應(yīng)套在紙盤軸上，目的是使它可以轉(zhuǎn)動，均勻地被利用.使墨粉紙盤夾在兩條紙帶之間，目的是使墨粉紙盤可以更好地轉(zhuǎn)動.【點評】使用電火花計時器實驗的操作步驟和打點計時器是相似的，但電火花打點計時器具有打點清晰、實驗誤差小的優(yōu)點.例2實驗中算出小車經(jīng)過各計數(shù)點的瞬時速度如下表.計數(shù)點序號123456計數(shù)點對應(yīng)的時刻（s） 0.100.200.300.400.500.60通過計數(shù)點的速度（cm/s） 44.062.081.0100.0110.0168.02021/8/11 星期三12為了計算加速度，合理的方法是( )根據(jù)任意兩點的速度用公式a= 算出加速度B.

10、 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出速度時間圖象，量出其傾角，用公式求出加速度C. 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出速度時間圖象，由圖象上相距較遠的兩點所對應(yīng)的速度、時間用公式a= 算出加速度D. 依次算出通過連續(xù)兩計數(shù)點間的加速度，算出平均值作為小車的加速度【點撥】一個方案既成的實驗，系統(tǒng)誤差不可避免，但可以通過合理操作、有效處理數(shù)據(jù)減小偶然誤差.2021/8/11 星期三13【解析】方法A偶然誤差較大.方法D實際也是僅由始末兩個速度決定，偶然誤差也較大.只有利用實驗數(shù)據(jù)畫出對應(yīng)的速度時間圖象，才可充分利用各次測量數(shù)據(jù)，減小偶然誤差.由于在物理圖象上，兩坐標(biāo)軸的分度大小往往是不相等的，不同的坐標(biāo)分度會得到不同的傾角，當(dāng)然a=

11、tan 的值也不一樣，所以B錯誤,C正確.【答案】C【點評】其實本實驗處理數(shù)據(jù)時除了作速度時間圖象能充分利用實驗所有數(shù)據(jù)、減小偶然誤差外，還有一種方法也能做到這一點，就是在D選項上稍加修改：依次算出通過連續(xù)兩計數(shù)點間的加速度，但取點不能重復(fù).比如第一次取1、2兩點，第二次就取3、4兩點，第三次取5、6兩點，依次類推.但總的來說圖象法較好，而且比較直觀，用圖象法還可以很容易找出偏離函數(shù)圖象太遠的誤差較大的點.2021/8/11 星期三14利用打點計時器研究小車的運動規(guī)律時，得到一條紙帶如圖所示.從0點開始，按打點的時間順序，每隔4個點取一個計數(shù)點(或每5個點取一個計數(shù)點)，依次取計數(shù)點0、1、2

12、、3、4、5、6用刻度尺測出相鄰計數(shù)點的間距：x1=1.20 cm,x2=1.70 cm，x3=2.18 cm,x4=2.68 cm，x5=3.19 cm,x6=3.68 cm.(1)求打點計時器打計數(shù)點1、2、3、4、5時小車的速度；(2)作出v-t圖象，求出小車的加速度.2021/8/11 星期三15【點撥】（1）在要求不太精確的情況下，一小段位移內(nèi)的平均速度可認為是該段位移內(nèi)的一點的瞬時速度.(2)由v-t圖象的斜率可求加速度.【解析】確定相鄰計數(shù)點的時間間隔t=0.1 s,利用vn= ,求出各計數(shù)點的速度.利用這些數(shù)據(jù)作出v-t圖象，可以看出它是一條斜線，由此可知小車做勻變速直線運動，

13、斜線的斜率即小車做勻變速直線運動的加速度.(1) v1=14.50 cm/s,v2=19.40 cm/s,v3=24.30 cm/s,v4=29.35 cm/s,v5=34.35 cm/s.(2) 圖象如圖所示，在圖象上取P、Q兩點，vP=9.50 cm/s,vQ=39.30 cm/s,tQ=0.6 s.則2021/8/11 星期三16如圖所示，在做“探究小車的速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗時，某同學(xué)得到一條用打點計時器打下的紙帶，并在其上取了A、B、C、D、E、F六個計數(shù)點(每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個打點計時器打下的點，圖中沒有畫出)，打點計時器接的是50 Hz的低壓交流電源.他將一把毫米刻度

14、尺放在紙帶上，其零刻度和計數(shù)點A對齊.a= cm/s2=49.67 cm/s2.2021/8/11 星期三17(1) 按照有效數(shù)字的讀數(shù)規(guī)則讀出相鄰計數(shù)點AB、BC、CD、DE、EF間的距離x1、x2、x3、x4、x5，它們依次為 cm、 cm、 cm、 cm、 cm.(2) 由以上數(shù)據(jù)計算打點計時器在打B、C、D、E各點時，物體的瞬時速度vB、vC、vD、vE依次是 m/s、 m/s、 m/s、 m/s.(3) 根據(jù)以上結(jié)果，計算該小車的加速度a= .(4) 根據(jù)(2)中得到的數(shù)據(jù)，試在下邊所給的坐標(biāo)系中，用作v-t圖象的方法，從圖象中求物體的加速度a.(要求標(biāo)明坐標(biāo)及其單位，單位大小要取得

15、合適，使作圖和讀數(shù)方便，并盡量充分利用坐標(biāo)紙)2021/8/11 星期三18(5) 根據(jù)圖象求紙帶上的A、F點所對應(yīng)的物體的瞬時速度vA= m/s,vF= m/s.【解析】 (1) 由圖可讀出:x1=1.00 cm,x2=1.40 cm,x3=1.84 cm,x4=2.26 cm,x5=2.67 cm.(2) 由vt2=v可得:vB= =0.120 m/s,vC= =0.162 m/s,vD= =0.205 m/s,vE= =0.247 m/s.(3) a= =0.42 m/s2.(4) (5) vA=0.079 m/s,vF=0.290 m/s.2021/8/11 星期三19在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，對于紙帶上某點的瞬時速度的測定，只是從理論上分析，不考慮實際操作過程，錯誤地認為時間取得越短結(jié)果越精確，導(dǎo)致理論與實際脫節(jié).【例】在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，關(guān)于紙帶上某點的瞬時速度的計算，下列說法中正確的是()A. 取該點在內(nèi)的一小段時間內(nèi)的平均速度，這段時間越短越好B. 取以該點為起點的一小段時間內(nèi)的平均速度，這段時間越短越好C. 取以該點為終點的一小段時間內(nèi)的平均速度，這段時間越短越好2021/8/11 星期三20D. 取該點在內(nèi)的一小段時間內(nèi)的平均速度，這段時間應(yīng)適當(dāng)短些，但不是越短越