实验：探究小车速度随时间变化的规律课件-2024-2025学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

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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1.需要测量哪些物理量？2.选用哪些器材？3.如何设计实验？思考交流电源、复写纸、刻度尺、坐标纸打点计时器纸带小车细绳一端附有定滑轮的长木板槽码实验器材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，用这段位移的平均速度表示这点的瞬时速度。2.用v－t图像表示小车的运动情况：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，图线的倾斜程度表示加速度的大小，如果v－t图像是一条倾斜的直线，说明小车的速度是均匀变化的，加速度是恒定的。实验原理实验步骤1.把一端带有定滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面．

木板上放一个可以左右移动的小车，小车一端连接穿过打点计时器

的纸带，另一端连接绕过滑轮系有槽码的细绳。2.把小车停在靠近打点计时器的位置．先启动打点计时器，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下一行小点．随后立即关闭电源。3.换上新纸带，并增减所挂槽码(或在小车上放置重物)，再做两次实验。实验步骤注意事项1.固定打点计时器时限位孔处在长木板的中央位置并正对小车后的纸带夹；调整滑轮使细绳与木板平行。2.先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再释放小车，释放小车时，应使小车靠近打点计时器，打点结束后立即关闭电源。3.实验时要注意保护小车及滑轮，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。4.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。5.尽量选用表面光滑的木板。例1.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，(1)下列给出的器材中，有一部分已经选好了，请选出还需要的器材．A．电磁打点计时器B．天平C．低压交变电源D．低压直流电源E．细绳和纸带F．槽码和小车G．秒表H．一端有滑轮的长铝板Ι.刻度尺选出的器材有AEFH，还需要________．C、I(2)某同学按照以下步骤进行操作：A．换上纸带重复做三次，选择一条较为理想的纸带；B．将电磁打点计时器固定在长铝板上没有滑轮的一端，接上电源；C．把小车停在靠近电磁打点计时器的地方，先放开小车，再启动电磁打点计时器；D．断开电源，取下纸带；E．把一条细绳拴在小车前端，绳跨过滑轮挂上槽码，把纸带固定在小车后端并让纸带穿过电磁打点计时器．以上步骤有错误的是________，应更正为__________________________；步骤合理的顺序是________(填步骤前的字母)．C先启动打点计时器再放开小车BECDA数据处理舍掉纸带开头一些过于密集的点，找一个适当的点作为计时起点。一般选择每五个点（相隔四个点）为一个计数点，两个计数点间的时间间隔用T表示。若交变电源频率为50Hz，则T＝0.1s。不要分段测量各段距离，应尽可能地一次测量完毕(可统一量出各计数点到计时起点的距离)。注意事项1.处理纸带平均速度：2.计算瞬时速度位置编号0123456...时间t/s00.10.20.30.40.50.6......3.记录数据4.画v-t图像(1)在坐标纸上建立直角坐标系，横轴表示时间，纵轴表示速度。选取合适的单位长度并根据表格中的数据在坐标系中描点，使图像大致布满坐标纸。(2)画一条直线，让这条直线通过尽可能多的点，不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，偏差比较大的点忽略不计。（1）如果画出来的v-t图像是一条倾斜的直线，说明小车做匀变速直线运动。（2）图线的延长线与纵轴的交点表示开始计时时小车的初速度。（3）图线的延长线与横轴的交点表示计时开始一段时间后小车才开始运动。5.观察图像6.求加速度方法1:取任意两组数据求出Δv和Δt，然后代入Δv／Δt求解。方法2:在v—t图象上取一段时间Δt（尽量取大一些），找出两个时刻对应的纵坐标值求出Δv，代入Δv／Δt求解。哪一种方法更好？画图时让不在直线上的点尽可能均匀地分布在直线两侧，就是为了使偏大或偏小的误差尽可能地抵消，所以图象也是减小误差的一种手段。方法二更好，误差小。计算方式：找图像上相距较远的两个点用公式计算(1)电源频率不稳定导致计时误差。(2)木板粗糙程度不同，摩擦不均匀。(3)纸带上计数点间测量的距离存在误差,读数时，眼睛要正对点和刻度尺。(4)v-t图像中，单位选择不准确或作图不准确带来误差。实验误差例2.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，打点计时器接在50Hz的低压交流电源上，某同学在打出的纸带上每五个点取一个2计数点，共取了A、B、C、D、E、F六个计数点。从每一个计数点处将纸带剪开分成五段（分别为a、b、c、d、e段），将这五段纸带下端对齐，由短到长不重叠的贴在坐标轴上，最后将纸条中心连接起来，得到v-t图像，如图所示。(1)图像中哪个表示v轴、t轴，这样做有道理吗，说说你的看法。X轴表示t轴、Y轴表示v轴。剪下纸条长度表示0.1s

时间内位移的大小，由于时间间隔相同，所以纸条

长度可以认为表示单位时间的位移即速度。等效思想(2)从第一个计数点开始计时，为了求出0.15s时刻的瞬时速度，需要测出哪一段纸带的长度？(3)若测得a段纸带长度为2.0cm，e段纸带长度为10.0cm，则可求出加速度大小是多少？解析（2）b段

（3）例3.某同学在“探究小车运动速度随时间变化的规律”的实验中，用打点计时器记录被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，其相邻点间的距离如图甲所示，每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.1s。(1)若从纸带上打A点的时刻开始计时，将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在坐标纸上，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线。(2)计算加速度的大小是多少？（计算结果保留两位小数）解：(1)（2）选取(0,0.32)、（0.4,0.64）例4.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中：(1)下列仪器需要用到的有________．(2)某同学进行了以下实验操作步骤，其中有错误的步骤是________．A．将电火花计时器固定在长木板的一端，并接在220V交变电源上B．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的槽码D．将小车移到靠近打点计时器的一端后，放开小车，然后接通电源ABD(3)在实验中得到一条如图所示的纸带，已知电源频率为50Hz，相邻两计数点间的时间间隔为0.1s，测量出x5＝4.44cm、x6＝4.78cm，则打下F点时小车的瞬时速度v＝_____m/s.(结果保留两位有效数字)(4)若实验时电源频率大于50Hz，而做实验的同学并不知道，则打下F点时小车的实际速度_