【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课标定位1.知道探究实验的一般步骤。2.知道打点计时器的使用方法。3.知道各点瞬时速度的求解方法。4.根据纸带得到的数据，在坐标纸上画v-t图象。素养阐释1、物理观念：周期、计数点、瞬时速度2、科学思维：通过实验增强学生对于速度随时间变化的理解，渗透“学以致用”的思想一、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1、如何设计此实验？2、需要测量哪些物理量？3、要想进行实验，需要哪些实验器材？？速度、时间打点计时器问题1：打点计时器可以直接记录的物理量是什么?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位移、时间（测量位移与时间的仪器）位移——用刻度尺测量时间——打点周期T=1/f实验思路实验目的

用打点计时器研究小车在重物牵引下的运动，探究小车的速度随时间变化的规律。实验思路实验器材

打点计时器、导线、纸带、小车、细线、钩码、带滑轮的轨道、刻度尺1．轨道放好，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定，连接好电路。2．把纸带固定在小车的后端，并把纸带穿过打点计时器的限位孔。3．小车前端连接细线，跨过滑轮，挂好钩码。4．先接通电源，然后放开小车，让小车拖着纸带运动，打完一条纸

带后立即关闭电源。5．更换纸带，改变钩码数（或者在小车上放置重物），重复实验。实验步骤注意事项1．固定打点计时器时应让限位孔处在的轨道中央位置。2．滑轮高度适宜，细绳应与轨道平行。3．小车应由紧靠打点计时器处开始释放。4．先接通电源，后释放小车，让纸带运动。5．打点结束后立即关闭电源。实验步骤怎样分析和选取纸带上的点？

选择所打纸带中最清晰的一条，舍掉开头一些过于密集的点，找一个适当的点当作计时点．若纸带上点与点之间的距离较小，可取多个间隔（一般取5个间隔）为一个计数间隔时间（间隔不再是0.02s），把数据填入表格．原则上取六、七个计数点为宜；给选取的点加标记。计算各点的瞬时速度,填入设计的表格中数据处理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），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读位、单位。（1）利用v-t图像的斜率求加速度（图像法）求小车加速度的方法由多组数据描绘出v-t图像，而v-t图像的斜率表示物体运动的加速度，要运用

求解加速度。注意：①选取的两个点要在所画的图像上，不一定是实验数据；②选取的两个点要离得尽量远一些，以减小实验误差；（2）通过纸带上获取的数据，利用加速度的定义式

求解加速度（定义法）,为后续学习逐差法做准备。思考探究：某小组同学通过实验得到一条纸带，如下图所示计算出纸带上各计数点0、1、2、3……，所对应的速度分别v1、v2、v3……，且每相邻两个计数点之间的时间间隔是T.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?--

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同理，可求出另外两条纸带的情况任务：数据记录、分析寻找规律问题情景:如图所示为一组纸带及数据记录表格问题1.根据表中计算出的速度，你能看出小车的速度随时间如何变化吗?--

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2.怎样更直观、形象地反映小车速度随时间变化的规律?3.作图前，怎样给坐标轴定标?4.你能确定除描出点外的其它时刻小车的速度吗?5.连线连续、平滑的依据是什么?是否还应有其它考虑?是否所有的点都要在连线上?6.小车运动的v－t图像是什么图形?说明小车运动的速度随时间变化有什么规律?7.你能从图线中得到有关运动的哪些信息?数据分析从表格数据中很难看出小车速度随时间变化的定量关系，可以考虑用v-t图像分析：

(1)定标度：坐标轴的标度选取要合理，应使图象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．t/sv/m/s描绘图象：各点的分布大致都落在一条直线上，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。因此，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。在误差范围内得到的小车的v-t图象是一条倾斜的直线，斜率不变即加速度不变。实验结论1、误差：测量值跟被测量的真实值之间的差异①、误差的来源：

一、仪器本身和缺陷二、实验人员操作的读数不准确②、通过改进仪器和谨慎操作，可以减小误差，

但任何测量都不能消灭误差。（系统误差）（偶然误差）2、误差的分类分类产生原因解决办法偶然误差由偶然因素造成多次测量取平均值系统误差由仪器结构缺陷、实验方法不完善改进原理采用高精度仪器测量值实际测量的结果真实值一般取多次测量取平均的结果（或已知）3、有效数字①长度的测量需估读到最小分度值的下一位xA=13.3mmxB=19.0mm三位有效数字②科学计数法特别大的数字或特别小的数字③中学阶段运算结果一般取两位或三位有效数字v-t图象和x-t图象的比较考点精讲例1（1）如图所示为“探究小车速度随时间变化的规律”的实验装置图，下列说法正确的是_____。A．先释放小车，再接通电源B．先接通电源，再释放小车C．打点计时器应使用交流电D．打点结束，应先取下纸带，然后再关闭电源（2）如图为在“探究小车速度随时间的变化规律”实验中,得到的一条纸带,从中确定五个计数点,量得d1=8.00cm,d2=18.00cm,d3=30.00cm,d4=44.00cm。每相邻两个计数点间的时间间隔是0.1s.则打C点时小车的速度vc=____m/s,小车的加速度a=____m/s2.(结果均保留两位有效数字)B

C1.12.0v-t图象和x-t图象的比较例2．研究小车匀变速直线运动的实验装置如图(a)。打点计时器的工作频率为50Hz。纸带上计数点的间距s1=3.59cm、s2=4.41cm、s3=5.19cm、s4=5.97cm、s5=6.78cm、s6=7.58cm，其中每相邻两点之间还有4个记录点未画出。(1)部分实验步骤如下：A.测量完毕，关闭电源，取出纸带B.接通电源，待打点计时器工作稳定后放开小车C.将小车停靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连D.把打点计时器固定在平板上,让纸带穿过限位孔上述实验步骤的正确顺序是：___________。(2)图(b)中标出的相邻两计数点的时间间隔______s.(3)计数点5对应的瞬时速度大小为___________m/s。（结果保留2位有效数字）(4)充分利用记录数据，减小误差，小车加速度大小为___________。(结果保留2位有效数字）D

C

B

A0.10.640.79t/sv/(m/s)1、与v轴的截距表示什么意思？2、斜率的物理意义？开始计时时，小车的速度斜率反映小车速度增加的快慢—加速度课堂训练探究小车速度随时间变化的规