【课件】+实验：探究小车速度随时间变化的规律+高一上学期物理人教版（2019）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学习目标01040203会利用v­t图像处理实验数据会利用平均速度求瞬时速度能根据实验数据求加速度掌握实验原理、数据处理、误差分析等问题2物体的运动通常比较复杂，例如速度有时快有时慢，我们怎么研究呢？物理定律不能单靠“思维”来获得，还应致力于观察和实验。—普朗克探究物体的运动随时间变化的规律，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，计算得到相应时刻的瞬时速度。实验目的

探究小车速度随时间变化的规律研究小车在重物牵引下速度随时间变化的规律实验原理根据实验原理设计实验实验器材⑤附有滑轮的长木板④小车⑦带小钩的细线⑥钩码数个①打点计时器③纸带⑧刻度尺②学生电源、导线实验步骤（1）把一端带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．（打完纸带后立即关闭电源）（5）增减所挂钩码（或在小车上放置重物），按以上步骤再做两次实验．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,细绳应与木板平行3、小车另一端所挂的钩码个数要适当，避免速度过大而使纸带上打的点太少，或速度太小使各段位移无法区别，从而使误差增大3.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。4.先接通电源，后让纸带运动5.打点结束后立即关闭电源数据处理：关于纸带的选取从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，且开头过于密集的点应舍掉。用纸带的后一段进行测量；若纸带上点与点之间的距离较小，可取多个间隔（如5个）作为一个计数时间间隔（但要根据具体情况灵活选定），此时时间间隔不再是0.02s；原则上取六、七个计数点为宜，并给选取的点加上标记。采集数据的方法如图所示，一般不是直接测量相邻两个计数点间的距离，而是先测量出各个计数点到计时零点间的距离x1、x2、x3、x4、x5，再计算出相邻两个计数点间的距离。Δx1=x1，Δx2=x2－x1，Δx3=x3－x2，Δx4=x4－x3，…速度的计算方法各计数点对应的瞬时速度用平均速度来代替，即……（T为相邻两个计数点间的时间间隔）将所测得的数据记录下来。点第1点第2点第3点第4点···时刻t/s0.10.20.30.4···瞬时速度v/（m·s-1）

1.画出小车的v－t图像(1)定标度：坐标轴的标度选取要合理，应使图像大致分布在坐标平面中央。(2)描点：描点时要用平行于两坐标轴的虚线标明该点的位置坐标(所描的点一般用“·”标明)。(3)连线：用一条平滑的曲线或直线“拟合”这些点。仔细观察所描各点的分布情况。用一条直线“拟合”这些点，即让所画的直线连接尽可能多的点，不能连接的点应均匀分布在直线两侧，舍弃离直线较远的点。2．实验结论如果画出的v－t图像是一条倾斜的直线，说明小车做速度均匀变化的直线运动。图像和纵坐标轴的交点表示开始计时时小车的速度——初速度。注意事项1．开始放开小车时，应使小车靠近打点计时器。2．先启动打点计时器，等打点稳定后，再放开小车。3．打点完毕，立即关闭电源。4．选取一条点迹清晰的纸带，舍掉开头点迹密集部分，选取适当的计数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的时间间隔T等于多少。5．不要分段测量各段距离，应尽可能地一次测量完毕(可统一量出各计数点到计时起点的距离)。6．在坐标纸上画v－t图像时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图像大致布满坐标纸。数据处理的规范要求(1)处理纸带时，一定要分清计时点和计数点，搞清计数点之间的时间间隔T。(2)明确坐标轴的意义并选取合适标度，既要把数据标注在坐标系中，又要匀称直观，合理分布，大小适中。(3)如果坐标系中的数据点大致落在一条直线上，作图线时应使尽可能多的点落在直线上，不在直线上的点应均匀分布在直线两侧；如果图线是曲线，要用平滑的曲线连接各点。1、根据纸带测量的位移有误差误差分析2、作v-t图像不准确有误差3、铝板的不同部位粗糙程度不完全相同。4、电源频率不稳定有误差v/m·s-1t/s0v/m·s-1t/s0匀加速直线运动匀减速直线运动匀变速直线运动可分为两类：a、匀加速直线运动：速度随时间均匀增加。b、匀减速直线运动：速度随时间均匀减小。v-t图像是一条倾斜的直线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;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.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。实验创新【观察与思考】将小球从紧靠竖直支架A的位置由静止释放，小球沿着倾斜直槽向下运动，用频闪照相机对小球进行拍照，如图。请认真观察，记录数据。匀变速直线运动的位移特点课

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习1.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，所需器材有：打点计时器（带导线）、长木板、纸带、复写纸、小车、钩码、细线，此外还需（）中的器材.A.直流电源、天平及砝码

B.直流电源、毫米刻度尺C.交流电源、天平及砝码

D.交流电源、毫米刻度尺D课

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习2.在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，未启动打点计时器，小车应放置在（）A.靠近打点计时器位置B.长木板上的滑轮附近C.打点计时器与滑轮的中点处D.任意位置A课

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习3.如图是某同学在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验时打出的纸带，已知打点计时器的电源频率是50Hz（周期是0.02s），则：（

））D课

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习4.（多选）在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，得到如下图所示的纸带，其中A、B、C、D、E、F、G为计数点，相邻两计数点间的时间间隔为T，x1、x2、x3、x4、x5、x6分别为AB、BC、CD、DE、EF、FG间的位移，下列可用来计算打D点时小车速度的表达式是（

）BC课

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习5.（多选）“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图甲、乙两个图象为甲、乙两位同学从实验中得到数据后画出的小车运动的v-t图象.下列说法正确的是（）A.甲的实验误差比乙的实验误差小B.甲的实验误差比乙的实验误差大C.甲在实验中处理纸带时没有舍掉开头一些密集的点迹D.乙在实验中处理纸带时没有舍掉开头一些密集的点迹BC课

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习6.关于用打点计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验，下列说法中正确的是（）A.打点计时器应固定在长木板上，且靠近滑轮一端B.开始实验时小车应靠近打点计时器一端C.应先接通电源，待打点稳定后再释放小车D.牵引小车的钩码个数越多越好BC课

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习7.在探究“小车速度随时间变化的规律”的实验中，某同学操作以下实验步骤，其中错误或遗漏的步骤有（遗漏步骤可编上序号G……）__________________________________________________________________A.将小车安放至靠近打点计时器处，先放开小车，再接通电源B.将打点计时器固定在平板上没有滑轮的一端，并接好电路C.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码D.取下纸带E.将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上做匀速运动F.将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序______________步骤A中应先接通电源,再放开小车步骤D中取下纸带前应先断开电源补充步骤G：换上新纸带，重复三次实验；BECFADG课

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习8.在“探究小车的速度随时间变化的规律”的实验中，某同学操作过程中有以下实验步骤：A.拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，先放开纸带，再接通电源；B.将打点计时器固定在长木板上，并连接好电路；C.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下边吊着适当重的钩码，放手后看小车能否在木板上做平稳的加速运动；D.取下纸带；E.把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上，并使附有定滑轮的一端伸出桌面；F.将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔；G.换上新纸带，重复操作两次.（1）其中有错误的步骤是______；应改正为___________________________________.（2）将改正后的步骤按合理的顺序写在横线上：步骤顺序为_________________.A先接通电源，再放开纸带EBCFADG课

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习9.在“探究小车速度随时间变化的规律”时，某同学根据所学知识设计了如下实验步骤：A.把打点计时器固定在长木板上，连接好电路；B.把小车停放在靠近打点计时器处，接通电源后放开小车；C.换上纸带，重复三次，选择一条理想的纸带；D.把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车车尾；E.断开电源，取下纸带.（1）合理的实验顺序应为____________.ADBEC若下图是该实验得到的一条纸带，从0点开始每5个计时点取一个记数点，依照打点的先后顺序依次编为1、2、3、4、5、6，测得s1＝