實(shí)驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律課件+-2024-2025學(xué)年高一上學(xué)期物理人教版（2019）必修第一冊

第二章勻變速直線運(yùn)動的研究學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.進(jìn)一步鞏固打點(diǎn)計時器的使用及利用紙帶測量瞬時速度。2.探究小車在重物的牽引下運(yùn)動的速度隨時間變化的規(guī)律。3.能對實(shí)驗數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄并會用圖像法分析數(shù)據(jù)，從而形成結(jié)論。第1節(jié)實(shí)驗

探究小車速度隨時間變化的規(guī)律二.實(shí)驗裝置示意圖第1節(jié)實(shí)驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律一.實(shí)驗?zāi)康?.鞏固打點(diǎn)計時器使用、處理數(shù)據(jù):用紙帶會算瞬時速度，加速度2.知道小車在重物牽引下運(yùn)動速度隨時間變化的規(guī)律三.實(shí)驗器材打點(diǎn)計時器、學(xué)生電源、復(fù)寫紙、紙帶、導(dǎo)線、一端帶有滑輪的長木板、小車、細(xì)繩、槽碼、刻度尺、坐標(biāo)紙1.如圖，把一端帶有滑輪的長木板平放，并使滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)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(xì)繩拴在小車上，使細(xì)繩跨過滑輪，下邊掛上合適的槽碼，放手后，看小車能否在木板上平穩(wěn)地加速滑行，然后把紙帶穿過打點(diǎn)計時器，并把紙帶的另一端固定在小車后面(紙帶與木板平行)3.先接通電源，然后放開小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動，打完一條后立即關(guān)閉電源，后在取下紙帶(小車應(yīng)由緊靠打點(diǎn)計時器處開始釋放，在撞擊長木板末端前應(yīng)用手按住小車讓其停止運(yùn)動,防止小車從木板上掉下來。)四.實(shí)驗步驟4.換紙帶，重復(fù)多次實(shí)驗。問題2.如何計算出所取點(diǎn)的速度？(每兩點(diǎn)之間的間隔時間為T)01234567x1x7x4x3x2x6x5第n個點(diǎn)的瞬時速度:加速度如何計算？

開頭過于密集的點(diǎn)舍掉，若紙帶上點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離較小，可取多個間隔（一般取5個間隔）為一個計數(shù)間隔時間（間隔不再是0.02s）；原則上取六、七個計數(shù)點(diǎn)為宜；給選取的點(diǎn)加標(biāo)記。五.數(shù)據(jù)處理01234567x1x7x4x3x2x6x5問題1.怎樣分析和選取紙帶上的點(diǎn)？問題2.打出的是短線而不是點(diǎn)是什么原因？原因：振針距離復(fù)寫紙的太近，出現(xiàn)這種情況應(yīng)該調(diào)整一下振針距離復(fù)寫紙的高度，使之增大一些。實(shí)驗結(jié)論:圖象法(v-t)(實(shí)驗中的數(shù)據(jù)）作圖步驟：（2）描點(diǎn)（3）作圖（1）建系0.20.40.60.81.01.20123456t/×10-1sv/(m/s)位置編號123456時間t/s0.10.20.30.40.50.6v/(m/s)0.300.450.600.740.891.03?v?t1.v-t是一條直線，說明小車的速度隨時間的增加而均勻增加，做的是速度均勻變化的直線運(yùn)動2.圖像和縱坐標(biāo)軸的交點(diǎn)表示開始計時時小車的速度——初速度。六、注意事項1.放開小車時,應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計時器.紙帶、細(xì)線與木板平行,鉤碼合適2.先啟動打點(diǎn)計時器，等打點(diǎn)穩(wěn)定后，再放開小車。3.打點(diǎn)完畢，立即關(guān)閉電源。4.選取一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，舍掉開頭點(diǎn)跡密集部分，選取適當(dāng)?shù)挠嫈?shù)點(diǎn)(注意計數(shù)點(diǎn)與計時點(diǎn)的區(qū)別)，弄清楚所選的時間間隔T等于多少。5.不要分段測量各段距離，應(yīng)盡可能地一次測量完畢(統(tǒng)一量出各計數(shù)點(diǎn)到計時起點(diǎn)的距離)。6.在坐標(biāo)紙上畫v－t圖像時，注意坐標(biāo)軸單位長度的選取，應(yīng)使圖像大致布滿坐標(biāo)紙。1.

在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實(shí)驗中，(1)下列給出的器材中，有一部分已經(jīng)選好了，請選出還需要的器材。A.電磁打點(diǎn)計時器B.天平C.低壓交變電源D.低壓直流電源E.細(xì)繩和紙帶F.槽碼和小車G.秒表H.一端有滑輪的長木板I.刻度尺選出的器材有AEFH，還需要________。C、I(2)某同學(xué)按照以下步驟進(jìn)行操作：A.換上紙帶重復(fù)做三次，選擇一條較為理想的紙帶；B.將電磁打點(diǎn)計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，接上電源；C.把小車停在靠近電磁打點(diǎn)計時器的地方，先放開小車，再啟動電磁打點(diǎn)計時器；D.斷開電源，取下紙帶；E.把一條細(xì)繩拴在小車前端，繩跨過滑輪掛上槽碼，把紙帶固定在小車后端并讓紙帶穿過電磁打點(diǎn)計時器的限位孔。以上步驟有錯誤的是________(填步驟前的字母)，應(yīng)更正為____________________________；步驟合理的順序是________(填步驟前的字母)。C先啟動電磁打點(diǎn)計時器，再放開小車BECDA2.

在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實(shí)驗中，打點(diǎn)計時器的工作頻率為50Hz，如圖甲所示是一次記錄小車運(yùn)動情況的紙帶，圖中A、B、C、D、E、F、G為計數(shù)點(diǎn)，相鄰計數(shù)點(diǎn)間還有四個點(diǎn)未畫出。(1)根據(jù)運(yùn)動學(xué)有關(guān)公式可求得vB＝16.50cm/s，vC＝__cm/s，vD＝26.30cm/s……；(2)利用求得的數(shù)值在圖乙所示的坐標(biāo)系中作出小車的v－t圖線(以打A點(diǎn)時開始計時)，并根據(jù)圖線求出小車運(yùn)動的加速度a＝________m/s2；(3)將圖線延長使其與縱軸相交，交點(diǎn)的縱坐標(biāo)是________cm/s，此速度的物理意義是_________打點(diǎn)計時器打下計時點(diǎn)A時對應(yīng)的小車的速度21.400.50(0.48～0.52均對)11.60(11.30～11.70均對)3.某同學(xué)在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實(shí)驗中，用打點(diǎn)計時器記錄了被小車拖動的紙帶的運(yùn)動情況，在紙帶上確定出0、1、2、3、4、5、6共7個計數(shù)點(diǎn)，計數(shù)點(diǎn)間的距離如圖甲，相鄰的計數(shù)點(diǎn)之間的時間間隔為T＝0.10s。(1)根據(jù)紙帶上的數(shù)據(jù)，該同學(xué)已將1、2、3、5點(diǎn)對應(yīng)時刻的瞬時速度進(jìn)行計算并填入表中，請你將4點(diǎn)對應(yīng)時刻的瞬時速度填入表中(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。瞬時速度v1v2v3v4v5數(shù)值/(m·s－1)0.1650.2140.263____0.363(2)將求出的各個時刻的瞬時速度標(biāo)在如圖乙坐標(biāo)系中，并畫出小車的速度隨時間變化的關(guān)系圖像。

乙(3)由圖像求出小車的加速度大小為a＝________m/s2(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。(4)如果實(shí)驗時的電壓變成210V，而做實(shí)驗的同學(xué)并不知道，則加速度的測量值________(選填“大于”“小于”或“等于”)實(shí)際值。解析

(1)4點(diǎn)對應(yīng)時刻的瞬時速度大小為v4≈0.314m/s。(2)根據(jù)表格中數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)，觀察發(fā)現(xiàn)各點(diǎn)大致在一條直線上，用直線擬合各點(diǎn)，得出v－t圖線。

(3)根據(jù)v－t圖線的斜率表示加速度，可得小車的加速度大小為a≈0.500m/s2。(4)只要交流電的頻率不變，則打點(diǎn)周期不變，小車速度的測量值不變，加速度的測量值等于實(shí)際值。4.

如圖是小球沿斜面滾下的頻閃照片，照片中相鄰小球像間的時間間隔是0.1s，這樣便記錄了小球運(yùn)動的時間。小球運(yùn)動的位移可以通過刻度尺讀出。

(1)試作出小球滾下過程的v－t圖像；(2)求出小球滾下過程的加速度大小。5.某實(shí)驗小組同學(xué)利用電磁打點(diǎn)計時器做“測定勻變速直線運(yùn)動的加速度”實(shí)驗。裝置如圖甲所示，在調(diào)整好儀器后，通過正確操作得到點(diǎn)跡清晰的紙帶。

(1)關(guān)于接通電源和釋放小車的先后順序，下列四種操作中你認(rèn)為正確的是________。A.接通電源和釋放小車應(yīng)同時進(jìn)行B.先釋放小車后接通電源C.先接通電源后釋放小車D.接通電源和釋放小車的先后順序?qū)?shí)驗沒影響(2)如圖乙所示是某同學(xué)通過實(shí)驗得到的小車運(yùn)動情況的紙帶，他進(jìn)行如下數(shù)據(jù)處理：在紙帶上連續(xù)選取六個點(diǎn)跡A、B、C、D、E、F并測得A、C兩點(diǎn)間的距離為x1，已知打點(diǎn)計時器所用的交流電源的頻率為f，則打點(diǎn)計時器在紙帶上打下B點(diǎn)時小車運(yùn)動的瞬時速度大小vB＝________；若C點(diǎn)小車的速度為x1f，則小車運(yùn)動的加速度a＝________。(3)如圖丙、丁所示是兩位同學(xué)用同一組實(shí)驗數(shù)據(jù)，分別作出的小車運(yùn)動的v－t圖像，你認(rèn)為正確的是________。6.在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實(shí)驗中，打點(diǎn)計時器接在50Hz的低壓交變電源上，某同學(xué)在打出的紙帶上每5點(diǎn)取一個計數(shù)點(diǎn)，共取了A、B、C、D、E、F六個計數(shù)點(diǎn)(每相鄰兩個計數(shù)點(diǎn)間的四個點(diǎn)未畫出)，如圖甲所示。從每一個計數(shù)點(diǎn)處將紙帶剪開分成五段(分別為a、b、c、d、e段)，將這五段紙帶由短到長緊靠但不重疊地粘在xOy坐標(biāo)系中，如圖乙所示，由此可以得到一條表示v－t關(guān)系的圖線，從而求出加速度的大小。

(1)請你在圖乙xOy坐標(biāo)系中用最簡潔的方法作出能表示v－t關(guān)系的圖線，其