实验：探究小车速度随时间变化的规律 课件-2023-2024学年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【学习目标】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v－t图象处理实验数据，并由图象计算小车的加速度和判断小车的运动情况.

物体的运动通常是比较复杂的，物体的运动规律各不相同。导弹发射老虎捕食滑板车

滑板车、导弹发射、老虎捕食等这些运动中都有速度的变化。怎样探索速度随时间变化的规律呢？问题情景：马路上洒水车洒完水后车子滴下的水渍任务：观察生活现象，提出研究问题问题1.从水迹能否看出车的运动情况?2.要知道车在某一位置(时刻)的速度需要测量哪些物理量?3.如果在实验室条件下研究小车的运动情况，你怎样设计实验方案?需要测量什么物理量?器材是什么?

要想知道速度随时间变化的规律，必须知道物体在一系列不同时刻的速度。我们可以用频闪相机拍下运动的变化，也可以借助打点计时器。【实验目的】1.用打点计时器研究小车在重物牵引下的运动，探究小车速度随时间的变化规律．2.熟悉打点计时器的使用及纸带的分析方法．3.会用图象法处理实验数据．【实验原理示意图及实验器材】(1)把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上远离滑轮的一端,连接好电路.【实验步骤】(2)把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，释放手后，小车能在长木板上平稳的加速滑行一段距离，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车后面.(3)把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，然后放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打出一系列的点，立即关闭电源.取下纸带，换上新纸带，增减所挂钩码，或在小车上放置重物，再做两次实验.(4)选择一条比较理想的纸带，舍掉开头的比较密集的点，确定计数始点，标明计数点，正确使用毫米刻度尺测量两点间的距离（测长不测短），并把测量结果填入表中，然后求出各计数点的瞬时速度.1．固定打点计时器时应让限位孔处在长木板的中央纵轴位置，使纸带、小车、拉线和定滑轮共线.【注意事项】2．注意调整滑轮的高度，使拉线与木板平行，以减小拉力的变化.3．应考虑复写纸与纸带的位置关系.4．钩码数量不能过多，长木板两端高低相差不能太大.5．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.7．打点结束后立即关闭电源.6．先接通电源，后让纸带运动.纸带的处理舍掉开头过于密集的点，从清楚的点开始,若纸带上点与点之间的距离较小，每五个计时点取一个计数点

,依次标号为0，1，2，3，4，5（间隔不再是0.02s）（但要看具体情况灵活选定）；0.10s0.10s过于密集不清晰的点问题1：怎样分析和选取纸带上的点？莫愁前路无知己，天下谁人不识君处理的纸带例：求3这个计数点的速度：v3=v24=———x24

2△tx1x2x3x4x5问题2：如何计算出所取点的瞬时速度？误差分析：(1)木板的粗糙程度不同，摩擦不均匀．(2)根据纸带测量的位移有误差，从而计算出的瞬时速度有误差．(3)作v－t图象时单位选择不合适或人为作图不准确带来误差.【例1】练习使用打点计时器时,小车拖动纸带并在上面打下一系列的小点,根据点迹,判断纸带表示的运动是匀速直线运动还是变速直线运动时（）A.应通过测量纸带表示的运动的全程来判断B.必须通过计算任意两点间的平均速度来判断C.必须通过计算全程的平均速度来计算D.可以通过测量每相邻两点间的距离,看其是否相同来判断D【例2】用电磁打点计时器、平板(光滑)、小车等器材探究小车速度随时间变化的规律，下图所示是某同学即将释放小车之前的实验装置图。该装置图中有3处明显错误，它们分别是：(1)_____________________(2)___________________________(3)__________________________细线应与木板平面平行小车应靠近打点计时器处释放电源应选择交流电源【例3】在实验“探究小车速度随时间变化的规律“中，我们采用的正确方法是()A.舍掉开头过于紧密的点，找一个适当的点当作计时起点B.为了实验精确，选取纸带上第一个点作计时起点C.每相邻计数点的时间间隔只能取0.1sD.每相邻计数点的时间间隔可视打点密度而定，取0.02s，0.04s，…n×0.02s均可AD【例4】在用打点计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列关于作v－t图像的说法中，正确的是(

)A．只要确定了v－t图像中的两点，就可以得到小车运动的v－t图像，因此，实验只需要测出两组数据B．作v－t图像时，所取的点越多，图线就越准确C．作出的v－t图线应该通过所有的点，图线曲折也可以D．对于偏离直线较远的点，说明误差太大，应舍去BDv/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(

)24

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：

C3、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/s4622DC8BA4．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；4．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.(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；4．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