【課件】實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律+課件-高一上學期物理人教版（2019）必修第一冊

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實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律第二章勻變速直線運動的研究

1．進一步練習使用打點計時器．2．利用v-t圖像處理數(shù)據(jù)，并據(jù)此判斷物體的運動性質(zhì)．（重點）3．能根據(jù)實驗數(shù)據(jù)求加速度．(難點）學習目標1、電火花打點計時器使用的電壓是？2、開啟電源和拉動紙帶的先后順序？交流220V先開啟電源回顧復習3、用打點計時器打出的紙帶中能直接得到的數(shù)據(jù)有哪些？通過測量或計算還能得到哪些信息？時間間隔位移平均速度,瞬時速度實驗儀器打點計時器；紙帶；復寫紙；低壓交流電源；小車；細繩；一端附有滑輪的長木板；刻度尺；鉤碼；導線等實驗裝置示意圖實驗原理

打點計時器是一種使用交流電源的計時儀器，它每隔0.02s打一個點（由于電源頻率是50Hz）。由打點計時器打出的紙帶上的點表示相應運動物體在不同時刻的位置，研究紙帶上所打點的間隔，就可以了解物體運動的情況。實驗步驟⑴木板平放，并使滑輪伸出桌面，把打點計時器固定，連接好電路。⑵穿紙帶；掛鉤碼。⑶先接通電源，然后放開小車，讓小車拖著紙帶運動，打完一條后立即關閉電源。⑷換紙帶，加鉤碼，再做一次。注意事項1．固定打點計時器時應讓限位孔處在長木板的中央位置。2．滑輪不能過高,細繩應與木板平行.3．小車應由緊靠打點計時器處開始釋放，在撞擊長木板末端前應讓小車停止運動,防止小車從木板上掉下來。4．先接通電源，后讓紙帶運動。5．打點結束后立即關閉電源。6.小車另一端所掛的鉤碼個數(shù)要適當，避免加速度過大而使紙帶上打的點太少，或加速度太小使各段位移無法區(qū)別，從而使誤差增大紙帶的處理舍掉開頭過于密集的點，從清楚的點開始,若紙帶上點與點之間的距離較小，每五個計時點取一個計數(shù)點

,依次標號為0，1，2，3，4，5（間隔不再是0.02s）（但要看具體情況靈活選定）；0.10s0.10s過于密集不清晰的點問題1：怎樣分析和選取紙帶上的點？處理的紙帶例：求3這個計數(shù)點的速度：v3=v24=———x24

2△tx1x2x3x4x5問題2：如何計算出所取點的瞬時速度？1．根據(jù)所得數(shù)據(jù)，選擇合適的

標度建立坐標系。2．描點：觀察和思考點的分布

規(guī)律。數(shù)據(jù)處理問題：如何利用數(shù)據(jù)探究物體速度隨時間變化的規(guī)律？3．擬合：從點的分布可以大致的分析圖像的函數(shù)類型，用合適的函數(shù)圖線進行擬合，讓盡可能多的點處在圖線上，不在圖線上的點應對稱地分布在圖線兩側。個別明顯偏離圖線的點應該舍棄不用。數(shù)據(jù)處理問題：如何利用數(shù)據(jù)探究物體速度隨時間變化的規(guī)律？（1）從圖上可以看出小車的速度

隨時間怎樣變化？（2）根據(jù)v-t圖,你能知道初速度

和加速度多大嗎?思考問題可以看到，小車速度隨時間均勻增加。用計算機繪制v-t圖像速度和時間成“線性”關系；小車的速度隨時間的增加而均勻增加；在相同時間里，速度增量相同。實驗結論誤差分析1．木板的粗糙程度不同，摩擦不均勻．2．根據(jù)紙帶測量的位移有誤差，從而計算出的瞬時速度有誤差．3．作v-t圖象時單位選擇不合適或人為作圖不準確帶來誤差．注意事項1．開始釋放小車時，應使小車靠進打點計時器．2．先接通電源，待打點計時器打點穩(wěn)定后，再釋放小車．3．打點完畢，立即斷開電源．4．選取一條點跡清晰的紙帶，適當舍棄點密集部分，適當選取計數(shù)點(注意計數(shù)點與計時點的區(qū)別)，弄清楚所選的時間間隔T等于多少．5．要防止鉤碼落地，避免小車跟滑輪相碰，當小車到達滑輪前及時用手按住．6．要區(qū)分打點計時器打出的計時點和人為選取的計數(shù)點，一般在紙帶上每隔5個點取一個計數(shù)點，即時間間隔為t＝

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s.處理紙帶時，一定要分清計時點和計數(shù)點，搞清計數(shù)點之間的時間間隔T7．在坐標紙上畫v-t圖象時，注意坐標軸單位長度的選取，應使圖象盡量分布在較大的坐標平面內(nèi).如果坐標系中的數(shù)據(jù)點大致落在一條直線上，作圖線時應使盡可能多的點落在直線上，不在直線上的點應均勻分布在直線兩側；如果圖線是曲線，要用平滑的曲線連接各點。

8、如果作出的v-t圖像是一條直線，則直線的斜率表示加速度a的大?。榻B：粘貼法處理紙帶1、方法：鑒于紙帶的寬度相同，可以選擇一條點跡清晰的紙帶，選出計數(shù)點，然后將紙帶從計數(shù)點處剪下，連續(xù)減下，連續(xù)減下4-5段，然后將所得小紙帶底邊（斷口處）對齊并列貼在坐標系中。2、運動性質(zhì)的判定：若利用粘貼法處理紙帶時，橫軸代表紙帶寬度，縱軸代表相同相鄰時間間隔內(nèi)物體發(fā)生的位移?？v坐標之差即代表相鄰的相等時間間隔的位移差Δx，由于速度均勻變化的直線運動相鄰的相等時間內(nèi)速度增量是定值，則相鄰的相等時間間隔的位移差Δx也是相等的。因此若Δx為定值，則物體做速度均勻變化的直線運動。3、原理：如下圖所示，可以看出粘貼法得到的圖像等效于v-t圖像例1在測定勻變速直線運動加速度的實驗中，某同學操作中有以下實驗步驟：A.拉住紙帶，將小車移至靠近打點計時器處，先放開紙帶，再接通電源B.將打點計時器固定在長木板上，并接好電路C.把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，下面吊著適當重的鉤碼，放手后看小車是否能在木板上做平穩(wěn)的加速運動D.取下紙帶E.把一端附有定滑輪的長木板平放在實驗桌上，并使附有定滑輪的一端伸出桌面F.將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔（1）其中錯誤或遺漏的步驟有（遺漏步驟可編上序號G、H……）

。（2）將以上步驟完善并按合理順序寫在橫線上：

。◆使用打點計時器進行實驗的步驟實驗步驟可簡化為：放置→固定→連接→先接后放，開始實驗→重復實驗→數(shù)據(jù)分析。同時要注意幾點：固定時定滑輪要伸出桌面；打點計時器固定于遠離定滑輪一端；開始實驗時先接通電源，后釋放小車。解析：在用打點計時器測定勻變速直線運動加速度的實驗中，要先接通電源，后放開紙帶；在取下紙帶前要先斷開電源；為了減小實驗誤差，要重復實驗兩次，即打出三條紙帶，然后選擇比較理想的紙帶進行處理。答案：（1）①A中應先接通電源，再放開紙帶；②D中取下紙帶前應先斷開電源；③補充步驟G：換上新紙帶，重復操作兩次（2）EBCFADG例2在用打點計時器測速度的實驗中：（1）如圖1所示，是某同學利用打點計時器得到的表示小車運動過程的一條清晰紙帶，紙帶上兩相鄰計數(shù)點間還有四個點沒有畫出，打點計時器打點的時間間隔t=0.02s，其中x1=7.05cm、x2=7.68cm、x3=8.33cm、x4=8.95cm、x5=9.61cm、x6=10.23cm。

下表列出了打點計時器打下B、C、F點時小車的瞬時速度，請在表中填入打點計時器打下D、E兩點時小車的瞬時速度。（小數(shù)點后保留三位數(shù)字）

（2）以A點為計時起點，在坐標圖（圖2）中作出小車的v-t圖像。（3）根據(jù)你作出的小車的v-t圖像計算出小車的加速度a=

m/s2。位置BCDEF速度/（m·s-1）0.7370.801

0.992圖1圖2圖2-1-3◆描繪圖像時描點擬合的方法（1）為了描述實驗中測量值之間的關系，先將其在坐標系中描點，然后用一條平滑的曲線擬合這些點，不能用折線連接這些點。（2）本實驗若沒有實驗誤差，代表小車速度與時間關系的點將全部落在某條直線上。這樣，我們作一條直線，使同一次實驗得到的各點盡量在這條直線上，落不到直線上的各點，應均勻分布在直線的兩側。想一想

某同學采用了如下方法繪制小車運動的v-t圖像：先把實驗得到的紙帶每隔0.1s剪斷，得到若干短紙條，再把這些紙條下端對齊，并排貼在一張紙上。紙條的寬度方向作為時間坐標軸，長度方向作為速度坐標軸，最后將紙條上端中心連起來，得到小車運動的v-t圖像。

這樣做有道理嗎？1、【西安市高一期中考試】使用打點計時器來分析物體運動情況的實驗中，有以下基本步驟：A.松開紙帶讓物體帶著紙帶運動B.穿好紙帶C.把打點計時器固定好D.接通電源，進行打點以上步驟中正確的順序是______________CBDA2、某同學在“探究小車速度隨時間變化規(guī)律”的實驗中，所得紙帶點間距過密，若利用該紙帶分析小車運動情況，下列做法可行的是（

）A.每隔9個點取一計數(shù)點，計數(shù)點時間間隔為0.2s；B.每隔2個點取一個計數(shù)點，計數(shù)點時間間隔為0.4s；C.只研究紙帶后端幾個間距較大的點所在區(qū)域；D.只研究紙帶前端幾個較密的點所在區(qū)域。A3、在利用打點計時器探究勻變速直線運動的規(guī)律時得到如圖所示的一條紙帶，在用下列測量數(shù)據(jù)求4計數(shù)點的瞬時速度時，下列說法正確的是（）A.利用3、5兩點的平均速度計算，接近4計數(shù)點的瞬時速度B.利用2、5兩點的平均速度計算，接近4計數(shù)點的瞬時速度C.利用1、6兩點的平均速度計算，接近4計數(shù)點的瞬時速度D.利用0、6兩點的平均速度計算，接近4計數(shù)點的瞬時速度0123