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

§2.1實驗：研究勻變速直線運動的規(guī)律第二章勻變速直線運動的研究【學習目標】1.進一步練習使用打點計時器.2.會利用平均速度求瞬時速度.3.會利用v－t圖象處理實驗數(shù)據(jù)，并由圖象計算小車的加速度和判斷小車的運動情況.測量速度有哪些方法？1.打點計時器可以測量什么物理量?2.通過打點計時器可以間接測量什么物理量？兩點間的平均速度某點的瞬時速度加速度時間3.怎樣用圖像表示速度？實驗目的1.進一步練習打點計時器的使用、紙帶數(shù)據(jù)的處理、瞬時速度的測量方法．2.會利用v-t圖像處理實驗數(shù)據(jù)，并據(jù)此探究小車速度隨時間的變化規(guī)律．3.能根據(jù)實驗數(shù)據(jù)求小車運動的加速度．實驗原理1.利用紙帶計算瞬時速度：以紙帶上某點為中間時刻取一小段位移，用這段位移內(nèi)的平均速度來代替該點的瞬時速度．2.利用v-t圖像處理實驗數(shù)據(jù)：以速度v為縱軸、時間t為橫軸建立直角坐標系，用描點法畫出小車的v--t圖像。如果v--t圖像是一條傾斜的直線，說明小車的速度隨時間是均勻變化的，圖線的傾斜程度表示加速度的大小。實驗器材一端附有滑輪的長木板、小車、細繩、鉤碼/槽碼打點計時器、交流電源、導線、復寫紙、紙帶刻度尺、坐標紙實驗步驟3.把小車停在靠近打點計時器的位置，先接通電源，后釋放小車，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.增減所掛的槽碼（或在小車上放置重物），按照以上步驟再做兩次實驗。4.在小車到達定滑輪前及時用手按住，并立即關閉電源，取下紙帶。5.換上新紙帶，再重復操作兩次，并從三條紙帶中選出點跡最清晰的一條。采集數(shù)據(jù)1．選取紙帶、確定計數(shù)點并進行測量(1)在三條紙帶中選擇一條最清晰的紙帶。(2)為了便于測量，一般舍掉開頭一些過于密集的點跡，找一個適當?shù)狞c作計時起點(0點)。(3)每5個點(相隔0.1s)取1個計數(shù)點進行測量(如下圖所示，相鄰兩點中間還有4個點未畫出)。(2)設計表格并記錄相關數(shù)據(jù)2.瞬時速度的計算(1)瞬時速度的求解方法：數(shù)據(jù)分析你能否從表格中的數(shù)據(jù)看出小車速度隨時間變化的定量關系?不能怎么求定量關系呢？可以考慮用v-t圖像分析速度與時間的定量關系。以時間t為橫軸、速度v為縱軸建立直角坐標系。根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在坐標系中描點作出v-t圖像。數(shù)據(jù)分析0

0.10.2

0.3

0.40.50.60.2t/sv/（m.s-1）0.61.20.40.81.0△t△vv-t圖像做法：通過觀察、思考，找出這些點的分布規(guī)律，讓盡可能多的點處在直線上，不在直線上的點應對稱地分布在直線兩側(cè)。根據(jù)畫出的v-t圖像求出小車運動的加速度。做一做借助常用的數(shù)表軟件，可以迅速、準確地根據(jù)表中的數(shù)據(jù)作出v-t圖像，甚至能夠?qū)懗鰣D像所代表的公式。同學們閱讀課文試一試用計算機繪制v-t圖像。某一列的單元格中依次輸入測量時間，在相鄰的一列輸入對應的速度值按照“插入”中的“圖表”的提示就能一步步地得到所畫的圖像。問題思考①描出的點并非全分布在一條直線上，我們?yōu)槭裁从靡粭l直線擬合這些點？實驗中產(chǎn)生誤差是不可避免的，所以得到的點不可能嚴格地處在一條直線上，會有偏差。我們可以這樣認為，如果沒有誤差，這些點都分布在一條直線的概率非常大。所以我們選擇用直線擬合這些點。1.系統(tǒng)誤差(1)木板的粗糙程度不同，摩擦不均勻．(2)電源的頻率不穩(wěn)定帶來誤差.2．偶然誤差(1)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．(2)作v-t圖像時單位選擇不合適或人為作圖不準確帶來誤差．若某些點偏離直線，可能是什么原因，怎樣處理？畫圖時讓不在直線上的點盡可能等量地分布在直線兩側(cè)，若某些點明顯偏離直線，可能是操作失誤造成的，作圖時可以不考慮這個點。鞏固提升例

在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中，如圖所示為記錄小車運動情況的一條紙帶，圖中A、B、C、D、E為相鄰的計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間的時間間隔T＝0.1s。(1)計算D、C、B各點的瞬時速度，vD＝______m/s，vC＝______m/s，vB＝______m/s。(2)在如圖所示坐標系中作出小車的v-ｔ圖象，并根據(jù)圖象求出a＝______。(3)將圖線延長與縱軸相交，交點的速度是______，此速度的物理意義是？(1)若時間較小，平均速度可以代替某點的瞬時速度。

D點的瞬時速度=390cm/s=3.9m/sC點的瞬時速度=264cm/s=2.64m/sB點的瞬時速度=138cm/s=1.38m/s(2)由(1)中數(shù)據(jù)作出小車的v-t圖象如圖所示，由圖線的斜率可求得它的平均加速度(3)將圖線延長后，與縱軸的交點的速度約是v=0.12m/s，它表示小車經(jīng)過A點時的速度。t/sv/(m/s)1、與v軸的截距表示什么意思？2、斜率的物理意義？開始計時時，小車的速度斜率反映小車速度增加的快慢—加速度可以剪下的紙條長度表示0.1s時間內(nèi)位移大小，可近似認為速度

.v∝Δx，紙條長度可認為表示速度練習課堂小結(jié)一、實驗設計二、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穿好紙帶；掛好鉤碼。⑶小車停在靠近打點計時器的位置，