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

第二章匀变速直线运动的研究2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律目标定位1.知道电磁打点计时器、电火花计时器的构造及工作原理，学会使用两种计时器.2.会根据纸带上的点迹计算物体运动的平均速度.3.能运用实验数据描绘v-t图象.

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。实验思路问题一研究小车在重物牵引下速度随时间变化的规律，如何设计实验？问题二需要测量哪些物理量？问题三选用什么器材？实验：电磁打点计时器（电火花计时器）、低压交流电源附有滑轮的长木板、导线、纸带带滑轮的长木板、小车、钩码、细绳、复写纸片、刻度尺实验思路：实验器材进行实验：实验步骤进行实验：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系列小点．4．换上新的纸带，重复实验两次．5．增减所挂钩码，按以上步骤再做两次实验．进行实验：实验步骤演示探究小车速度随时间变化规律知识清单数据处理瞬时速度的计算（1）从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开始一些比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个点，作为计数始点，以后依次每五个点取一个计数点，并标明0、1、2、3、4…如图所示。(2)依次测出01、02、03、04…的距离x1、x2、x3、x4…,填入表中。位置123456长度x1x2x3x4x5x6各段长度0~21~32~43~54~6时间间隔v/(m·s-1)探究小车速度随时间变化规律知识清单数据处理（3）1、2、3、4…各点的瞬时速度分别为：

、

、

、…。

将计算得出的各点的速度填入表中。（4）根据表格中的数据，分析速度随时间变化的规律。处理数据教材图表(1)选择纸带如何选择一条合适的纸带?开头过于密集的点舍掉，从清楚的点开始(2)数据处理如何选择测量点（计数点）?每隔五个间隔取一个计数点取六个点，标号0，1，2，3，4，5V-t图象1、图象特点：直观2、作图步骤（1）建系（2）描点（3）作图注意!

1作图时应把尽量多的点连在一条直线上,2不在线上的点应均匀的分布在线的两侧。t/s00.10.20.30.40.5v1/ms-116.5021.4026.3031.3536.3041.253、图象舍去！描点连线作图观察v-t图t/sv/(m.s-1)舍去！△v△t问题1图线的特点？2小车的运动规律？3如何求加速度？图象法（v-t图象）：①根据所得数据，选择合适的标度建系（图象尽量分布在坐标系平面的大部分面积）②根据所得数据确定点的位置,观察和思考点的分布规律。③“拟合”图象：从点的分布可以有很大把握地说这些点应该在一条直线上，画出一条直线，让尽可能多的点处在这条直线上，其余均匀分布，去掉偏差太大的点实验结论1、图线为直线

2、从图线上可以可以求出每一时刻的速度

3、从图线上求出加速度，斜率k=△v/△t=a;a不变的直线运动叫做匀加速直线运动误差分析

产生原因减小方法偶然误差根据纸带测量的位移有误差测量各计数点到起始点的距离而不是直接测量相邻计数点间的距离系统误差作v－t图象不准确有误差实验中作图时应选取合适的坐标单位木板的粗糙程度不完全相同尽量选粗糙程度均匀的木板注意事项1.开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器。2.先接通电源，等打点稳定后，再释放小车。3.打点完毕，应立即断开电源。4.要防止钩码落地，避免小车跟滑轮相碰，在小车到达滑轮前及时用手按住。5.牵引小车的钩码个数要适当，以免加速度过大而使纸带上的点太少，或者加速度太小，而使各段位移差别不大，误差增大。6.要区分打点计时器打出的计时点和人为选取的计数点，一般在纸带上每隔四个计时点取一个计数点，即时间间隔t＝0.1s。7.在坐标纸上画v－t图象时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图象尽量分布在较大的坐标平面内。例

请同学们根据实验所得数据，同学们分组进行讨论如何求出纸带的加速度（保证实验数据都能用上，以v1、v2、v3、v4、v5、v6六组为例）方案一：各相邻计数点间的加速度分别是：求加速度的平均值从结果看，真正参与运算的只有v6和v1，其他的数据都没用上，所以不宜用此方法求加速度。方案二：分别以1和4,2和5,3和6进行组合求加速度求加速度的平均值从结果看，所有数据都参与了运算，可以有效的减小误差，所以方法二比方法一更合适。注意：原则上来讲，学生有其他的组合方式（只要保证数据都能使用上）都正确。只不过方法二这种组合计算和结果记忆更简单方便。因此我们习惯上都是使用方法二。思考与归纳①当数据只有v1、v2、v3、v4四组时，求加速度？②当数据只有v1、v2、v3、v4、v5五组时，怎么求加速度？德国物理学家、量子论的奠基人普朗克过：“物理定律不能单靠思维来获得，还应致力于观察和实验。”那么，这句话是什么意思呢？

其实，在古代，大约2000多年前，最早研究我们物理的并不

是所谓的物理学家，那么什么样职业的人在研究物理呢？对！

是哲学家，就是一些爱胡思乱想的人，他们看到神奇美丽大

自然多姿多彩的现象后，不禁提出了这样那样的问题：比方

说为什么会打雷下雨？为什么有春天夏天？但是当时没有老

师可以为他们解答。怎么办呢？这些问题他们在心里憋得难受，于是他们就开始自己琢磨，得出了很多对问题的经典解释。课外拓展课外拓展比方说：春秋时代的曾参就告诫人们“天圆地方”，“天似穹庐笼盖四野”，天是圆的而地呢？是方形的。所以那时人们出门不敢走太远，因为地是方形的，走的很远说不定就会掉下去！现在看起来是不是很滑稽呀；课外拓展那么不仅我们中国有这样的空想家，在西方的古希腊也是有的啊。比方说，古希腊的亚里士多德，他认为重的物体应该比轻的物体下落的快，这是他经过长期的观察与思考得出的，看似符合实际但是其实也是有问题的。那么，我们看到以上的哲学家在研究问题时基本上都是处于这种状态。基本上都是在思考，通过思考得出结论。这些结论在当时看来有种“众人皆醉我独醒”的意味，对社会的发展进步起到了一些积极意义，但是在今天我们用科学的眼光对其再次审视时却发现当时的“金科玉律”其实很多都不正确。为什么会出现这样的情况呢？就是因为他们没有致力于观察和实验——没有使用科学的研究方法。课外拓展课堂训练课堂小结斜率：加速度实验目的实验原理实验步骤及注意事