实验：探究小车速度随时间变化的规律+课件【知识精讲精研】高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

§2.1实验：研究匀变速直线运动的规律第二章匀变速直线运动的研究【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.测量速度有哪些方法？1.打点计时器可以测量什么物理量?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时间3.怎样用图像表示速度？实验目的1.进一步练习打点计时器的使用、纸带数据的处理、瞬时速度的测量方法．2.会利用v-t图像处理实验数据，并据此探究小车速度随时间的变化规律．3.能根据实验数据求小车运动的加速度．实验原理1.利用纸带计算瞬时速度：以纸带上某点为中间时刻取一小段位移，用这段位移内的平均速度来代替该点的瞬时速度．2.利用v-t图像处理实验数据：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图像。如果v-­t图像是一条倾斜的直线，说明小车的速度随时间是均匀变化的，图线的倾斜程度表示加速度的大小。实验器材一端附有滑轮的长木板、小车、细绳、钩码/槽码打点计时器、交流电源、导线、复写纸、纸带刻度尺、坐标纸实验步骤3.把小车停在靠近打点计时器的位置，先接通电源，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行小点。6.增减所挂的槽码（或在小车上放置重物），按照以上步骤再做两次实验。4.在小车到达定滑轮前及时用手按住，并立即关闭电源，取下纸带。5.换上新纸带，再重复操作两次，并从三条纸带中选出点迹最清晰的一条。采集数据1．选取纸带、确定计数点并进行测量(1)在三条纸带中选择一条最清晰的纸带。(2)为了便于测量，一般舍掉开头一些过于密集的点迹，找一个适当的点作计时起点(0点)。(3)每5个点(相隔0.1s)取1个计数点进行测量(如下图所示，相邻两点中间还有4个点未画出)。(2)设计表格并记录相关数据2.瞬时速度的计算(1)瞬时速度的求解方法：数据分析你能否从表格中的数据看出小车速度随时间变化的定量关系?不能怎么求定量关系呢？可以考虑用v-t图像分析速度与时间的定量关系。以时间t为横轴、速度v为纵轴建立直角坐标系。根据表中的数据，在坐标系中描点作出v-t图像。数据分析0

0.10.2

0.3

0.40.50.60.2t/sv/（m.s-1）0.61.20.40.81.0△t△vv-t图像做法：通过观察、思考，找出这些点的分布规律，让尽可能多的点处在直线上，不在直线上的点应对称地分布在直线两侧。根据画出的v-t图像求出小车运动的加速度。做一做借助常用的数表软件，可以迅速、准确地根据表中的数据作出v-t图像，甚至能够写出图像所代表的公式。同学们阅读课文试一试用计算机绘制v-t图像。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按照“插入”中的“图表”的提示就能一步步地得到所画的图像。问题思考①描出的点并非全分布在一条直线上，我们为什么用一条直线拟合这些点？实验中产生误差是不可避免的，所以得到的点不可能严格地处在一条直线上，会有偏差。我们可以这样认为，如果没有误差，这些点都分布在一条直线的概率非常大。所以我们选择用直线拟合这些点。1.系统误差(1)木板的粗糙程度不同，摩擦不均匀．(2)电源的频率不稳定带来误差.2．偶然误差(1)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．(2)作v-t图像时单位选择不合适或人为作图不准确带来误差．若某些点偏离直线，可能是什么原因，怎样处理？画图时让不在直线上的点尽可能等量地分布在直线两侧，若某些点明显偏离直线，可能是操作失误造成的，作图时可以不考虑这个点。巩固提升例

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？(1)若时间较小，平均速度可以代替某点的瞬时速度。

D点的瞬时速度=390cm/s=3.9m/sC点的瞬时速度=264cm/s=2.64m/sB点的瞬时速度=138cm/s=1.38m/s(2)由(1)中数据作出小车的v-t图象如图所示，由图线的斜率可求得它的平均加速度(3)将图线延长后，与纵轴的交点的速度约是v=0.12m/s，它表示小车经过A点时的速度。t/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—加速度可以剪下的纸条长度表示0.1s时间内位移大小，可近似认为速度

.v∝Δx，纸条长度可认为表示速度练习课堂小结一、实验设计二、实验步骤⑴木板平放，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定，连接好电路。⑵穿好纸带；挂好钩码。⑶小车停在靠近打点计时器的位置，