新教材高中物理 2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律课件（2）新人教版必修第一册

人教版必修第一册2.1实验:探究小车速度随时间变化的规律第二章匀变速直线运动的研究物体的运动通常是比较复杂的。放眼所见，物体的运动规律各不相同。我们如何探索物体运动所蕴含的规律呢？要探究一个物体的运动随时间变化的规律，必须知道物体在不同时刻的速度，直接测量瞬时速度是比较困难的，我们可以借助打点计时器先记录物体在不同时刻的位置，再通过对纸带的分析，计算得到各个时刻的瞬时速度。【新课导入】知识回顾1、打点计时器可以测量什么物理量？位移、时间（测量位移与时间的仪器）位移——用刻度尺测量时间——两点的时间间隔为0.02s通过打点计时器打出的纸带可以间接求什么物理量？可以求两点间的平均速度→一点的瞬时速度→加速度3、纸带能给我们提供哪些信息？2、打点计时器的类型、结构、工作原理？4、通过测量或计算还能得到哪些信息？位移、时间（测量位移与时间的仪器）位移——用刻度尺测量时间——两点的时间间隔为0.02s可以求两点间的平均速度→一点的瞬时速度→加速度知识回顾一、实验目的1．进一步练习使用打点计时器．2．利用v-t图象处理数据，并据此判断物体的运动性质．3．能根据实验数据求加速度．二、实验原理1．利用打点计时器所打纸带的信息，代入计算式vn＝xn＋xn＋12T，即用以n点为中心的一小段位移的平均速度代替n点的瞬时速度．2．用描点法作出小车的v-t图象，根据图象的形状判断小车的运动性质．若所得图象为一条倾斜直线则表明小车做匀变速直线运动．3．利用v-t图象求出小车的加速度．电源，刻度尺钩码小车细绳纸带打点计时器一端附有定滑轮的长木板需要哪些仪器？三、实验器材四、实验步骤1．如图所示，把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路．2．把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上钩码，把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车的后面．3．把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一列小点．4．换上新的纸带，重复实验三次．5．测出的a发生变化，本章研究v与t的关系，应使a不变，变化G使a变化很大．五、数据处理1、上怎样选取纸带的点？开头过于密集的点舍掉，从清楚的点开始,每隔五个间隔取一个计数点，(每两个计数点之间的时间间隔是0.1s）。0123五、数据处理2、如何计算出所取点的瞬时速度？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。01231.2cm1.6cm2.0cm2.4cm平均速度→瞬时速度（如何测△x）数据处理:列表法小车的瞬时速度随时间增大而增大。思考:小车的具体运动规律是什么?--0.2010.2800.4320.3550.512同理，可求出另外两条纸带的情况数据处理:图象法①根据所得数据，选择合适的标度建立直角坐标系（图象尽量分布在坐标系平面的大部分面积）②根据所得数据描出各点的位置（描点法）,观察和思考各点的分布规律t/sv/(m/s)描绘小车的vIt图各点的分布大致都落在一条直线上，因此，我们可以推断：如果没有实验误差的理想情况下，所描出的各点应全部落到这条直线上。画直线时，让尽可能多的点处在这条直线上，其余均匀分布，去掉偏差太大的点.通过图像可以判断小车做匀加速直线运动哪一种方法更好？如何利用vIt图求加速度①取任意两组数据求出Δv和Δt，然后代入求解。②在v—t图象上取一段时间Δt（尽量取大一些），找出Δt对应的Δv，代入求解。（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）△va=——△t△va=——△t0.10.20.30.40.50.6t/so0.100.200.300.40v/(m/s)×××××与纵轴的交点是什么意思？如何求加速度？△t=0.4s△V=？2/5.04.0/2.0smssmatV0.2m/s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；滑轮不能过高,细绳应与木板平行2.开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器3.先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再释放小车，当小车停止运动时及时断开电源4.实验时要注意保护小车及滑轮，要避免它们被碰坏或跌坏。所以，当小车到达滑轮前及时用手按住它，防止小车从板上掉下来5.小车另一端所挂的钩码个数要适当，避免加速度过大而使纸带上打的点太少，或加速度太小使各段位移无法区别，从而使误差增大6.打点结束后立即关闭电源【例题1】某同学在“探究小车运动速度随时间变化的规律”的实验中，用打点计时器记录被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，其相邻点间的距离如图甲所示，每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.1s.甲(1)若从纸带上打A点的时刻开始计时，将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在如图乙所示的坐标纸上，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线．(2)计算加速度的大小是多少？解析(1)由v＝ΔxΔt得小车的速度分别为：vB＝xAC2T＝0.400m/svC＝xbd2T＝0.479m/svD＝xCE2T＝0.560m/svE＝xDF2T＝0.640m/svF＝xEG2T＝0.721m/s根据计算得出的速度及其对应的时刻，得到如图丙所示的5个圆点，用描点法作出的小车瞬时速度随时间变化的关系图线如图丙所示．【例题2】在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，打点计时器接在50Hz的低压交流电源上，某同学在打出的纸带上每5个点取一个计数点，共取了A、B、C、D、E、F六个计数点(每相邻两个计数点间的四个点未画出)，如图所示．从每一个计数点处将纸带剪开分成五段(分别为a、b、c、d、e段)，将这五段纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在xOy坐标系中，如图所示.(1)请你在xOy坐标系中用最简洁的方法作出能表示v-t关系的图线(在图中作答)，并指出哪个轴相当于v轴________________________________________________________________________________________.(2)从第一个计数点开始计时，为了求出0.15s时刻的瞬时速度，需要测出哪一段纸带的长度____________．(3)若测得a段纸带的长度为2.0cm，e段纸带的长度为10.0cm，则可求出加速度的大小为________m/s2.解析：(1)以纸带宽度为时间单位0.1s．x轴相当于t轴，y轴相当于v轴，每段纸带上端中点的纵坐标相当于这段时间中间时刻的瞬时速度．把纸带上端中点连起来就得到v-t图线．(2)用b段纸带的长度除以0.1s就是完成这段长度的平均速度，也近似等于0.15s时刻的瞬时速度，故需测出b段纸带的长度．(3)0.05s时的瞬时速度：v1＝2.0cm0.1s＝20.0cm/s＝0.20m/s，0．45s时瞬时速度：v2＝10.0cm0.1s＝100cm/s＝1.00m/s，a＝v2－v1Δt＝1.00－0.200.45－0.05m/s2＝2.0m/s2.答案：(1)v-t图线见解析图y轴相当于v轴(2)b段(3)2.0