实验：探究小车速度随时间变化的规律 高一上物理人教版（2019）必修一

2.1探究小车速度随时间变化规律【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.观察小汽车的启动过程思考问题：1.猜想小汽车做的是什么运动？2.请同学来描述的小汽车运动；（用语言来描述）3.请学生用图象来描述，并进行展示；4.物体的运动可以用语言来描述，也可以用图象来描述。

哪种方法更好？

本节课通过打点计时器等实验仪器来探究小车速度随时间变化的规律及用图象描述运动规律1：打点计时器可以测量什么物理量?2：通过打点的纸带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思考问题：根据纸带上给出的数据，求2、4两点的速度和纸带运动的加速度。寻求一种运动的特点和规律，一般要从某个具体事例开始。要探究一个物体的运动随时间变化的规律，必须知道物体在不同时刻的速度，直接测量瞬时速度是比较困难的，我们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，计算得到各个时刻的瞬时速度。通过对数据的分析探究物体的运动随时间变化的规律7实验基础梳理实验目的1．巩固打点计时器的使用、纸带数据处理和测量瞬时速度的方法。2．通过实验探究，体验如何从实验中获取数据，学会利用图像处理实验数据的科学方法。3．知道小车在重物牵引下运动速度随时间变化的规律。实验原理1．利用纸带计算瞬时速度：以纸带上某点为__________取一小段位移，用这段位移的平均速度表示这点的__________。2．用v－t图像表示小车的运动情况：以速度v为____轴、时间t为____轴建立直角坐标系，用描点法画出小车的v－t图像，图线的______表示加速度的大小，如果v－t图像是一条倾斜的直线，说明小车的速度是______变化的。中间时刻瞬时速度纵横斜率均匀实验方案打点计时器测量速度和时间本槽码牵引小车在长木板上运动实验器材打点计时器、学生电源、复写纸、纸带、导线、一端带有滑轮的长木板、小车、细绳、槽码、刻度尺、坐标纸。实验步骤1．如图所示，把一端带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，下边挂上合适的槽码，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行，然后把纸带穿过打点计时器，并把纸带的另一端固定在小车后面。3．把小车停在靠近打点计时器处，先启动计时器，后释放小车，让小车拖着纸带运动，于是打点计时器就在纸带上打下一行小点。随后，立即关闭电源。4．增减所挂的槽码(或在小车上放置重物)，更换纸带，再做两次实验。实验步骤演示纸带计时起点的选择：选取点迹清晰的纸带，舍掉开头过于密集的点，从清楚的点开始，

每五个计时点取一个计数点（每隔四个计时点取一个计数点）依次标号为0、1、2、3、4、5…….测量各计数点到0点的距离x。过于密集/不清晰的点数据处理x1x2x3x4x5计数点瞬时速度的求法取该计数点相邻两计数点，算出此段的平均速度，该点的瞬时速度近似等于此段的平均速度。例如：求3这个计数点的速度

（注意估读、单位以及有效数字）。把各计数点的瞬时速度，填入表1中标有“v1

”

的一行。同理，计算增减槽码后两次实验的速度，分别填入表1中标有“v2”

和“v3”

的两行内。位置012345时间/s00.10.20.30.40.5v1/m·s-1v2/m·s-1v3/m·s-1数据分析位置0123456时间t/s00.10.20.30.40.50.6v/（m·s-1）／0.450.600.740.891.031.19实验测得一组数据如下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？数据分析的两种办法：1、列表法。2、图像法（v-t图像）在表格中我们只能粗略得知纸带在有些间断的点的速度.要想形象的了解纸带的速度变化规律我们还要借助于图象。t/s00.10.20.30.40.50.21.00.80.60.4v/(m·s-1)建立坐标系（横坐标时间,纵坐标瞬时速度）从点的分布看：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。做v-t图像：1、图像特点：直观、形象2、作图步骤实验结论你能描述小车速度随时间变化的规律吗？1、小车的速度随时间的增加而均匀增加2、小车速度随时间逐渐增大；相同时间里，速度增量相同……3、小车v-t

图线是一条斜直线误差分析1．长木板粗糙程度不均匀。2．交流电频率不稳定引起系统误差。3．根据纸带测量的位移有误差（偶然误差），导致计算出的瞬时速度有误差。4．作v-t图像时单位长度选取不合适或人为作图不准确带来误差。例1．在做探究匀变速直线运动的实验中：（1）给你以下器材：打点计时器、电池组、纸带、复写纸、停表、天平(带砝码)、小车、钩码、细绳、一端带有定滑轮的长木板．其中不需要的器材是______、________、________，还需要增添的器材有________、________________和_________。

电池组停表天平导线低压交流电源刻度尺（2）按照实验进行的先后顺序，将下列步骤的代号填在横线上__________。A.把穿过打点计时器的纸带固定在小车的后面B.把打点计时器固定在长木板的没有滑轮的一端，并连好电路C.换上新的纸带，再重复做两次D.把长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面E.使小车停在靠近打点计时器处，接通电源，放开小车，让小车运动F.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下边吊着合适的钩码G.断开电源，取下纸带DBFAEGC例2.在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验时，某同学得到一条用打点计时器打下的纸带，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G等7个计数点（每相邻两个计数点间还有4个打下的点没有画出），他把一毫米刻度尺放在纸带上，如图所示。（1）按照有效数字的读数规则读出相邻计数点AB、BC、CD、DE、EF间的距离x1、x2、x3、x4、x5，他们依次是_______cm、______cm、_______cm、_______cm、_______cm。0.601.001.401.802.20（2）由以上数据计算打点计时器在打B、C、D、E各点时，物体的瞬时速度依次是______m/s、______m/s、______m/s、_______m/s。0.120.160.200.08O

t/sv/(m·s-1)（3）根据（2）中得到的数据，依次在如图所示的坐标系中，用作v-t图象的方法，根据图象求物体的加速度a0.10.20.30.40.50.250.200.150.100.05····拓展选择一条点迹清晰的纸带，标上计数点，然后将纸带每隔相同时间间隔从计数点处剪下，连续剪下4～5段，分别排列在预先画好坐标系的白纸上，排列时要求底边对齐。如图所示，纸带的排列成“阶梯”状。那么，请你讨论这样处理能不能反映物体的运动规律？利用粘贴纸带反映物体的运动规律用计算机绘制v-t图像

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。下面一WPS表格软件为例作简要说明，有兴趣的同学可以试一试。

在WPS表格软件工作簿的某一列的单元格中依次输入测量时间