【课件】探究小车速度随时间变化的规律（课件）(人教版2019必修第一册)

1、第二章 匀变速直线运动的研究第1节 实验：探究小车速度随时间变化的规律新教材人教版 物理（必修第一册）课堂引入 物体的运动通常比较复杂、运动规律也各不相同。我们如何探索物体运动所的规律呢？ 寻求一种运动的特点和规律，一般要从某个具体事例开始。本节课我们研究实验小车在重物牵引下的运动，看看小车的速度是怎样随时间变化的。课堂引入 那么，要研究小车的速度随时间变化的规律，我们该如何设计这个实验？又要测量哪些物理量？选用什么器材？1.进一步练习使用打点计时器.2.会利用平均速度求瞬时速度.3.会利用vt图像处理实验数据，并根据图像能计算小车的加速度和判断小车的运动情况.一、实验目的1.利用纸带计算瞬时

2、速度以纸带上某点为中间时刻点取一小段位移，用这段位移的平均速度表示这点的瞬时速度。以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，用描点法画出小车的v-t图象，图线的斜率表示加速度，如果v-t图象是一条倾斜的直线，说明小车的速度是均匀变化的。t/s510152025020406080v/ms-12.用v-t图象表示小车的运动情况二、实验原理打点计时器(带导线)、交变电源、纸带、一端带有定滑轮的长木板、小车、细绳、槽码、刻度尺、复写纸、坐标纸、固定夹。槽码小车细绳纸带打点计时器一端附有定滑轮的长木板三、实验器材1.如图，把一端带有定滑轮的长铝板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面.铝板上放一个可以左右移

3、动的小车，小车一端连接穿过打点计时器的纸带，另一端连接绕过滑轮系有槽码的细绳。2.把小车停在靠近打点计时器的位置.先启动打点计时器，后放开小车，让小车拖着纸带运动。随后，立即关闭电源.3.换上新纸带，并增减所挂槽码(或在小车上放置重物)重新操作两次.四、实验步骤为了便于测量，舍弃开头一些密集的点，从一个适当的点开始作为计数 0点，之后每隔 0.1s （或更短）取一个计数点进行测量，记入自己设计的表格。计算本实验中各点的瞬时速度，并记录。位置编号0123456时间 t / s00.10.20.30.40.50.6v1 / (ms-1)v2 / (ms-1)v3 / (ms-1)五、数据记录如何处

4、理计算出来的数据？六、数据处理t/s00.100.200.300.400.50v/（m s-1）0.260.430.600.770.94列表法(1)在坐标纸上建立直角坐标系，横轴表示时间，纵轴表示速度，并根据表格中的数据在坐标系中描点.(2)画一条直线，让这条直线通过尽可能多的点，不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，偏差比较大的点忽略不计，如图所示.(3)观察所得到的直线，分析物体的速度随时间的变化规律.t = 0.40 sv = 0.675 m/s图像法六、数据处理3.求小车加速度的方法方法1:取任意两组数据求出v和t，然后代入vt求解。方法2:在vt图象上取一段时间t（尽量取大一些），找出

5、两个时刻对应的纵坐标值求出v，代入vt求解。4.哪一种方法更好？画图时让不在直线上的点尽可能均匀地分布在直线两侧，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.六、数据处理0.10.20.30.40.50.6t/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=0.4sV=？0.2m/s1.图线的特点？一条倾斜直线2. 小车的运动规律？速度随时间均匀变化3.如何求加速度？4.a的特点？不变七、实验结论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;

6、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;八、注意事项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.八、注意事项除了利用打点计时器来设计这个实验外，我们还可以利用什么来测量小车的瞬时速度？还可以利用“位移传感器”、“光电门”等技术手段更加精准的去测量小车的瞬时速度。九、实验创新十、实验演示 借助常用的数表软件，可以迅速、准确地根据表中的数据

7、作出v-t图像，甚至能够写出图像所代表的公式。下面一WPS表格软件为例作简要说明，有兴趣的同学可以试一试。 在WPS表格软件工作簿的某一列的单元格中依次输入测量时间，在相邻的一列输入对应的速度值。用鼠标选中这些数据，按照“插入”中的“图表”的提示就能一步步地得到所画的图像。十一、用计算机绘制v-t图像课堂小结1324实验原理实验仪器实验步骤数据分析1.利用纸带计算瞬时速度;2.v-t图象表示小车的运动;打点计时器(带导线)、交变电源、纸带、一端带有定滑轮的长木板、小车、细绳、槽码、刻度尺、复写纸、坐标纸、固定夹。（1）v-t 图像是一个理想化的运动模型（2）小车的速度随时间均匀变化【典例1】小

8、华同学在做“用打点计时器测速度”的实验时，从打下的若干纸带中选出了如图所示的一条纸带，已知打点计时器使用的电源频率为50 Hz，每两个相邻计数点间有四个点没有画出，各计数点到0点的距离已在图中标出。（1）为了达到实验的目的，除了有打点计时器、纸带、小车、细绳、导线、低压交变电源、槽码、长木板外，还需要的仪器有_；A刻度尺B铁架台C停表D天平典例分析【正确答案】A【典例1】（2）图中两相邻计数点间的时间间隔为T=_s；（3）根据纸带提供的信息，小华同学已经计算出了打下1、2、3、4、6这五个计数点时小车的速度，请你帮助他计算出打下计数点5时小车的速度v5=_m/s。典例分析【参考答案】T=0.0

9、25s=0.1s【典例2】（2021北京市第五十中学高一期中）实验课上：同学们利用打点计时器等器材，研究小车做匀变速直线运动的规律。主要实验步骤有：A把小车停在靠近打点计时器处，接通电源放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器在纸带上打一系列的点。B把细绳拴在小车上，并在另一端挂上适当的钩码，使之跨过定滑轮，调整装置，使小车能在长木板平稳地加速滑行。把纸带穿过打点计时器，并将其一端固定在小车的后面。C把一端装有定滑轮的长木板平放在实验桌上，使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在木板没有滑轮的一端。D更换新纸带，重复实验三次，选择一条最理想的纸带进行分析。（1）对上述实验步骤进行合理排序_（写步骤前

10、的字母）。典例分析【正确答案】CBAD（2）其中一个小组的同学从所打的几条纸带中选取了一条点迹清晰的纸带。如图所示，图中A、B、C、D、E是按打点先后顺序依次选取的计数点，相邻计数点间的时间间隔T=0.1s。由图中的数据可知，打点计时器打下C点时小车运动的速度是_m/s，小车运动的加速度是_m/s2。典例分析【参考答案】【典例3】（2023全国高三专题练习）用电磁打点计时器“研究匀变速直线运动”的实验中，打点计时器的工作频率为50Hz，如图所示的是一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E、F、G为相邻的计数点，相邻计数点间还有四个点未画出。（1）根据运动学有关公式可求得 vB=0.1

11、65m/s，vC=_m/s，vD=0.263m/s；典例分析（2）利用求得的数值在下图所示的坐标系中做出小车的v-t图线（以打A点时开始计时），并根据图线求出小车运动的加速度a=_m/s2；（保留小数点后两位）典例分析【典例4】（2022海南思源实验高中高一阶段练习）某一学习小组的同学想通过打点计时器在纸带上打出的点迹来探究小车速度随时间变化的规律，实验装置如图所示。（1）常见的打点计时器有两种：_和_，它们使用的都是_电源（填“直流”或“交流”），当电源频率为50Hz时，每隔_s打一个点。（2）关于本实验，下列说法正确的是_。A释放纸带的同时，接通电源B先接通电源打点，后释放纸带运动C先释放纸带运动，后接通电源打点D纸带上的点迹越密集，说明纸带运动的速度越小典例分析【答案】 电磁打点计时器 电火花计时器 交流 0.02 BD （3）要测量小车的速度。除打点计时器（含所用电源、纸带、墨粉纸盘）外还必须使用的测量工具是_。（4）该小组在规范操作下得到一条点迹清晰的纸带如图所示，在纸带上依次选出7个计数点，分别标上O、A、B、C、D、E和F，每相邻的两个计数点间还有四个点未画出，打点计时器所用电源的频率是50Hz。每相邻两计数点的时间间隔为_s，如果测得C、D两点间距x42.70cm，