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（1）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让学生自己设计好实验，并口头阐述相关实验器材及步骤一、进行实验1、实验目的(1).巩固打点计时器的使用、纸带数据处理和测量瞬时速度的方法。(2).通过实验探究，体验如何从实验中获取数据，学会利用图象处理实验数据的科学方法。(3).分析小车在钩码牵引下速度随时间变化的规律。2.实验原理：在时间间隔很短的情况下，某点的瞬时速度可用一段时间内的平均速度表示，计算出某些时刻的瞬时速度，作出小车运动的速度-时间图象，判断小车速度是否均匀变化。3.实验器材：实验小车、交流电源、刻度尺、细绳、带滑轮长木板、导线、纸带、复写纸、钩码、打点计时器、坐标纸。一、实验步骤1．如上图所示，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，重复实验两次．5．增减所挂钩码，按以上步骤再做两次实验．5.注意事项（1）固定打点计时器时，应注意使两限位孔和小车运动轨迹在同一直线上（原因？）（2）开始实验:开始释放小车时,应使小车靠近打点计时器(原因？)（3）实验中：接通电源和释放小车。(4)打点结束后立即关闭电源。(5)要防止钩码落地，避免小车跟滑轮相碰.二、处理数据1.选择纸带中最清晰且点迹排成直线的一条进行处理2.舍掉开头过于密集的点，从清楚的点开始，每五个点取一个计数点。相邻计数点的时间间隔是0.1S3.测量距离时从选区的计时起点到各个计数点的距离。读数时应估读到毫米的下一位。4.计算各点瞬时速度，填入表格中。位置012345时间/s0v/ms-1三、v-t图象1、图象特点：直观2、作图步骤（1）建立坐标系，纵轴为v,横轴为t；对坐标轴进行适度分度，使测量结果差不多布满坐标系。（2）描出测量点，应尽可能清晰（3）用一条光滑的曲线（直线）连接坐标系中的点。明显偏离的点视为无效点；直线时应把尽量多的点连在一条直线上，使不在线上的点均匀的分布在线的两侧。t/s00.10.20.30.40.5v1/ms-116.5021.4026.3031.3536.3041.253.描点连线作图观察v-t图t/sv/(m.s-1)舍去！△v△t问题1图线的特点？2小车的运动规律？3如何求加速度？1、图线为直线2、从图线上可以可以求出每一时刻的速度3、从图线上求出加速度，斜率k=△v/△t=a;a不变的直线运动叫做匀加速直线运动1．“研究匀变速直线运动”的实验中，使用电磁打点计时器(所用交流电的频率为50Hz)，得到如下图所示的纸带．图中的点为计数点，相邻两计数点间还有四个点未画出来，下列表述正确的是()A．实验时应先放开纸带再接通电源B．相邻两个计数点间的时间间隔为0.1sC．从纸带可求出计数点B对应的速率D．相邻两个计数点间的时间间隔为0.02s答案：BC2、为了计算加速度，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图象，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图象，由图象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答案：C问题与练习一个物体沿着直线运动，其v-t图如图所示，（1）它在1s末、4s末、7s末三个时刻的速度，哪个最大，哪个最小？（2）它在1s末、4s末、7s末三个时刻的速度方向是否相同？（3）它在1s末、4s末、7s末三个时刻的加速度，哪个最大，哪个最小？（4）它在1s末、4s末、和7s末三个时刻的加速度方向是否相同？1v/m·s-10t/s4622DC8BA2．在“研究匀变速直线运动”的实验中，打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz，记录小车运动的纸带如下图所示，在纸带上选择6个计数点A、B、C、D、E、F，相邻两计数点之间还有四个点未画出，各点到A点的距离依次是2.0cm、5.0cm、9.0cm、14.0cm、20.0cm.(1)根据学过的知识可以求出小车在B点的速度为vB＝________m/s.CE间的平均速度为________m/s；(2)以打B点时为计时起点，建立v－t坐标系如下图所示．请在图中作出小车运动的速度与时间的关系图线；(3)根据图线可得小车运动的加速度为________m/s2.解析：(1)相邻两个计数点间的时间间隔为0.1s所以vB＝xAC2×0.1＝0.050.2m/s＝0.25m/svCE＝xCE2×0.1＝0.14－0.050.2m/s＝0.45m/s(2)v－t图象见答案(3)在v－t图象中，图线的斜率表示加速度，即a＝0.55－0.250.3m/s2＝1m/s2.答案：(1)0.250.45(2)(3)1【典例】(实验数据处理)在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，如图所示为记录小车运动情况的一条纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔T＝0.1s。(1)计算D、C、B各点的瞬时速度，vD＝______m/s，vC＝______m/s，vB＝______m/s。(2)在如图所示坐标系中作出小车的v-ｔ图象，并根据图象求出a＝______。(3)将图线延长与纵轴相交，交点的速度是______，此速度的物理意义是______。图线与纵轴交点表示计时起点t=0时刻速度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。