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

§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知识回顾打点计时器可以测量什么物理量？位移、时间（测量位移与时间的仪器）位移——用刻度尺测量时间——两点的时间间隔为0.02s通过打点计时器打出的纸带可以间接求什么物理量？可以求两点间的平均速度→一点的瞬时速度→加速度知识回顾

【例】下图为某次实验打出的一条纸带，图中标出了各点到0点的距离，请求出打点2、点4的瞬时速度及物体运动的加速度。一、提出问题

物体的运动通常是比较复杂的。放眼所见，物体的运动规律各不相同。我们如何探索物体运动所蕴含的规律呢？

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。二、设计实验需要哪些仪器？打点计时器、学生电源、导线、试验小车、细绳、纸带、复写纸、带滑轮长木板实验原理示意图二、设计实验三、进行实验1．按照实验装置图，把一端带有定滑轮的长木板平放在实验桌上，并使定滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有定滑轮的一端，连接好电路。2．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。3．把小车停在靠近打点计时器的位置，启动计时器，然后放开小车，让它拖着纸带运动，打点计时器会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。四、注意事项1．细绳应该与长木板的表面平行。2．为防止槽码落地，且避免小车跟滑轮相碰，可在长木板有滑轮的一端装上带弹簧的钉子(或橡皮泥)。3．开始放开小车时，应使小车靠近打点计时器。4．先启动打点计时器，再放开小车。5、打完一条纸带后要立即关闭电源，再取下纸带。五、数据处理问题一：怎样选取纸带上的点？

开头过于密集的点舍掉，从清楚的点开始,每隔五个间隔取一个计数点，(每两个计数点之间的时间间隔是0.1s）。0123五、数据处理问题二：如何计算出所取点的瞬时速度？

用求平均速度的方法来代替（用计算较准确的平均速度来代替。01231.2cm1.6cm2.0cm2.4cm平均速度→瞬时速度（如何测△x）01231.2cm1.6cm2.0cm2.4cm位置0123时刻t/s0.000.100.200.30速度v/m·s-10.300.400.500.60五、数据处理问题三：如何处理计算出来的数据？1、将实验数据填入设计好的表格中。五、数据处理问题三：如何处理计算出来的数据？1、将实验数据填入设计好的表格中。2、根据所得数据，选择合适的标度建立坐标系（让图象尽量分布在坐标系平面的大部分面积）3、描点：观察和思考点的分布规律。4、拟合：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，用直线拟合，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。五、数据处理问题三：如何处理计算出来的数据？v/m·s0.10-10.200.300.400.500.60t/s0.1000.200.30....v/m·s0.10-10.200.300.400.500.60t/s0.1000.200.30①②③图像跟纵轴的交点表示什么？图像的倾斜程度表示什么？三次实验在同一坐标纸上可以作出三条直线，为什么倾斜程度不同？思考典例探究例1在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，用打点计时器在纸带上打的点记录了小车的运动情况。某同学做此实验时的步骤如下：A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，放开纸带，再接通电源；B．将打点计时器固定在长木板上，并接好电路；C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下面挂上适当的槽码；D．小车停止运动后，直接取下纸带；E．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔F．换上新纸带，再重复操作两次，然后从各纸带中选取一条点迹清晰的进行数据处理。(1)请指出其中错误或有遗漏的步骤并改正：①_________________________________；②____________________________。(2)将以上步骤完善后，其合理的顺序为______________。A中应先接通电源，再放开纸带D中取纸带前应先断开电源BECADF规范解答

实验过程中应先接通电源，再放开纸带；取纸带前应先断开电源，所以错误或有遗漏的步骤是A、D。该实验步骤的合理顺序为BECADF。例2某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，其相邻计数点间的距离如图1所示，每两个相邻的计数点之间还有4个点未画出，打点计时器所接交流电源的频率为50Hz。

(1)试根据纸带上各个计数点间的距离，计算出打下B、F两个点时小车的瞬时速度，并将计算结果填入下表中(保留三位有效数字)。(2)以A点为计时起点，将B、C、D、E、F对应各个时刻的瞬时速度标在图2的直角坐标系中，并作出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线。vBvCvDvEvF数值(m/s)0.4790.5600.6400.4000.721(3)由所作速度—时间图像可得出的结论是：___________________________。(4)根据v­t图像判断，在打计数点A时，小车的速度vA＝________m/s。小车的速度随时间均匀增加0.320(1)处理纸带时，要分清计时点和计数点，搞清相邻的两个计数点之间的时间间隔T。(2)纸带上某点的瞬时速度近似等于以该点为中间时刻的前、后相邻两计数点间的平均速度。(3)作v­t图像时，注意坐标轴单位长度的选取，使v、t数据点尽量分布在整个坐标平面。(4)作图时要先判断图像的大体走势，然后用平滑曲线(包括直线)“拟合”坐标系中的点，难以落在曲线上的点要大致均匀地分布在曲线两侧，偏离曲线较远的点应舍去。[跟进训练]一个实验小组做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验。(1)某同学发现用一条纸带穿过电磁打点计时器有图1中的两种穿法，他感到有点犹豫。你认为________(填“甲”或“乙”)的穿法效果更好。(2)完成实验后，小明用刻度尺测量纸带点间距离时如图2所示，B点的读数