高中物理：2.1《实验：探究小车速度随时间变化的规律》课件 2 新人教版必修1

实验：探究小车速度随时间变化的规律匀变速直线运动的研究问题1：打点计时器可以测量什么物理量?问题2：通过打点计时器可以间接测量什么物理量？两点间的平均速度某点的瞬时速度加速度知识回顾smscmvv//1322625.125.126202.040.145.6smscmvv//354025.25.202202.045.655.142/005.1904.0263.1025.2smttvvaExample实验小车运动是物理学中最简单物体运动，它运动的速度随时间变化有什么规律呢？我们可以通过什么方法来研究？通过打点计时器等试验仪器来探究小车速度随时间变化的规律导入实验如何设计实验？实验设计实验需要什么仪器？实验仪器怎样安装放置？实验时注意什么？打点计时器、学生电源、导线、试验小车、细绳、纸带、复写纸、带滑轮长木板先启动计时器后放开纸带，随后关闭电源实验步骤•把一端附有滑轮的长木板水平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上远离滑轮的一端，连接好电路•把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，启动电源，然后放开小车，让小车拖着纸带运动，打完一条后，关闭电源•换上纸带，重复操作三次注意事项：•1.固定打点计时器时应让限位孔处在长木板的中央位置。•2.滑轮不能过高。•3.应考虑复写纸与纸带的位置关系。•4.钩码数量不能过多，长木板两端高低相差不能太大。•5.小车应由紧靠打点计时器处开始释放，在撞击长木板末端前应让小车停止运动,防止小车从板上掉下来。•6.先接通电源，后让纸带运动。•7.打点结束后立即关闭电源。处理数据怎样分析和选取纸带上的点？•开头过于密集的点舍掉，纸带的一段；若纸带上点与点之间的距离较小，可取多个间隔（可5）为一个计数间隔时间（间隔不再是0.02s）（但要看具体情况灵活选定）；原则上能取六、七个计数点为宜；给选取的点加标记。如何计算出所取点的速度？•用求平均速度的方法来代替（用计算较准确的平均速度来代替），如何代替？（选择包括该点在内的一段位移（该点最好处在中间时刻位置）Δx，找出对应的时间Δt，用Δx／Δt作为该点的瞬时速度）；对于选取的两个端点的速度暂时不计算（误差较大）；测量各个计数点之间的距离应考虑估位、单位。可以表示D、F及它们中间任意一点的瞬时速度如何处理计算出来的数据？•１．列表法。（注意列表要求）•２．图象法：•①根据所得数据，选择合适的标度建立坐标系（让图象尽量分布在坐标系平面的大部分面积）。•②描点：观察和思考点的分布规律。•③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。思考：•①若某个点明显偏离直线，可能是什么原因及怎样处理？•如果一旦出现明显偏离较大的点，我们可以认为是测量误差过大、测量中出现偏差所造成的.可以将这个点视为无效点.•②从图上可以看出小车的速度随时间怎样变化？1.用打点计时器拉动通过计时器的纸带来分析物体运动速度和加速度的实验中，可以分析的运动应该是A.速度恒为正值，加速度亦为正值的运动B.速度恒为负值，加速度亦为负值的运动C.速度由正值变负值，加速度为负值的运动D.速度由负值变正值，加速度为正值的运动解析：用打点计时器研究的运动只能是直线运动，并且纸带不能做往复运动,可以做加速运动，如A、B选项.可以做单向减速运动，但速度方向不能改变，故C、D均错.描点连线作图00.10.20.30.40.51.21.00.80.60.40.2△t△vt/sv/(m.s-1)问题图线的特点？小车的运动规律？如何求加速度？如果这些点不在一条直线上，怎么办？如何根据速度—时间图象（v—t图象）求小车的加速度和初速度？•①取任意两组数据求出Δv和Δt，然后代入Δv／Δt求解。•②在v—t图象上取一段时间Δt（尽量取大一些），找出两个时刻对应的坐标值求出Δv，代入Δv／Δt求解。•哪一种方法更好？（画图时让不在直线上的点尽可能等量地分布在直线两侧，就是为了使偏大或偏小的误差尽可能地抵消，所以图象也是减小误差的一种手段，也就是说应该用图象上的点，而不是用实验所得到的数据）•纸带上零时刻的速度和末速度如何求？（根据图象来求，这样可以减小误差）你能用自己的语言描述小车速度随时间变化的规律吗？实验结论实验结论1、小车的速度随时间的增加而均匀增加2、小车速度随时间逐渐增大；相同时间里，速度增量相同；成正比……注意事项总结1．在安装仪器时，要注意让滑轮伸出桌面外；细绳应与木板平行；打点计时器应与低压电源4～6V交流输出连接；如果用电火花计时器，不再需要使用低压电源；实验时要注意保护小车及滑轮，要避免它们被碰坏或跌坏。2．选择纸带的原则：点迹清晰且连续相等时间内的位移差大致相等。3．注意计时点和计数点的区别。课堂小结用打点计时器来测量小车随时间的变化规律，为后面学习匀变速直线运动打下基础。在探究小车速度随时间变化规律的实验中，得到一条记录小车运动情况的纸带，如图2－1－3所示.图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点的时间间隔为T=0.1s.根据纸带上的数据，计算B、C、D各点的速度解析：由纸带标明的数据可以计算任意相邻两位置之间的位移，然后求纸带上各点的速度和加速度.由纸带的标注可以求出xAB=7.5cmxBC=xAC－xAB=27.6cm－7.5cm=20.1cmxCD=xAD－xAC=60.3cm－27.6cm=32.7cmxDE=xAE－xAD=105.6cm－60.3cm=45.3cm匀变速直线运动物体在一段时间内的平均速度等于该时间某时刻的瞬时速度，所以vB==m/s=1.38m/svC==m/s=2.64m/svD==m/s=3.90m/s在研究匀变速直线运动的实验中，算出小车经过各计数点瞬时速度如下表所示：计数点序号123456计数点对应时刻（s）0.10.20.30.40.50.6通过计数点的速度（m/s）44.062.081.0100.0110.0168.0为了计算加速度，最合理的方法是A.根据任意两计数点的速度用公式a=Δv/Δt算出加速度B.根据实验数据画出v－t图，量出其倾角，由公式a=tanα求出加速度C.根据实验数据画出v－t图，由图线上相距较远的两点所对应的速度、时间，用公式a=Δv/Δt算出加速度D.依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度