2.1探究小车速度随时间变化的规律

(共17张PPT)
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实验:探究小车速度随时间变化的规律
本节教学内容
1．实验目的
2．实验原理
3．实验器材
4．实验步骤
5．数据处理
6. 实验结论
一、实验目的
1.练习使用打点计时器，学会用打上点的纸带研究物体的运动。
2.掌握判断物体是否做匀变速运动的方法。
3.测定匀变速直线运动的加速度。
二、实验仪器
电磁打点计时器；纸带；复写纸片；低压交流电源；小车；细绳；一端附有滑轮的长木板；刻度尺；钩码；导线
注意:区分电火花打点计时器----交流电压220V
三.实验设计
实验原理示意图
四、实验原理
1.了解打点计时器.
(1)一种使用交流电源的计时仪器，它每隔0.02s打一个点（由于电源频率是50Hz）。
(2) 纸带上的点表示了相应运动物体在不同时刻的位置，研究纸带上所打点的间隔，就可以了解物体运动的情况。
五.实验注意点
1．固定打点计时器时应让限位孔处在长木板的中央位置。
2．滑轮不能过高,细绳应与木板平行.
3．小车应由紧靠打点计时器处开始释放，在撞击长木板末端前应让小车停止运动,防止小车从板上掉下来。
4．先接通电源，后让纸带运动。
5．打点结束后立即关闭电源。
六、实验步骤
1.把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，固定打点计时器在长木板上，连接好电路。
2.把细绳栓在小车上，细绳跨过滑轮，并在细绳的另一端挂上合适的钩码，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车后面。
3.把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开小车，打出一条纸带，取下纸带，换上新纸带，重复实验三次。
4.选择一条比较理想的纸带，舍掉开头的比较密集的点，确定计数始点，表明计数点，测量两点间的距离，并把测量结果填入表中，用逐差法求出加速度的值，最后求其平均值，做v-t图象，求得直线的斜率即为物体运动的加速度。
由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法：
如图所示，0、1、2……为时间间隔相等的各计数点，S1、S2、S3……为相邻两计数点之间的距离，若△S= S2－S1=……=C（常数），即若两连续相等的时间间隔里的位移之差为恒量，则与纸带相连的物体的运动为匀变速运动。
1 2 3 4 5
0
S1
S2
S3
S4
S5
七、纸带处理
△S =aT2
由纸带求物体运动加速度的方法：
(3)用“逐差法”求加速度。
根据S4－S1= S5－S2= S6－S3=3aT2（T为相邻两计数点之间的时间间隔）
(2)用v-t图象法：即先求出每个点的瞬时速度，后做出v-t图，图线的斜率即为物体运动的加速度。
1 2 3 4 5
0
S1
S2
S3
S4
S5
(1)求平均值法。
例题：小车牵引纸带沿斜面下滑，用打点计时器打出的纸带如下。已知打点周期为0.02 s。根据纸带提供的数据填写表格并求出平均加速度，作出v-t图象。
分段 第1段 第2段 第3段 第4段 第5段 第6段
时间t/s 0-0.1 0.1-0.2 0.2-0.3 0.3-0.4 0.4-0.5 0.5-0.6
各段位移x/m 1.45×10-2 2.45×10-2 3.55×10-2 4.55×10-2 5.60×10-2 6.65×10-2
平均速度v/（m·s-1）
1.45×10-1
2.45×10-1
3.55×10-1
4.55×10-1
5.60×10-1
6.65×10-1
相邻段 1—2段 2—3段 3—4段 4—5段 5—6段
加速度a/（m·s-2）
平均加速度
（1）平均值法
（2）用图像法求加速度
求斜率
小车运动的速度时间图象是一条倾斜的直线，说明小车的运动速度随时间均匀变的。
（3）用“逐差法”求加速度.
注：在以后做题目的时候，在没有特别说明的情况下，就用逐差法。
例1. 研究小车的匀变速直线运动。将打点计时器接到频率为50 Hz的交流电源上，实验时得到一条纸带。每隔5个时间间隔作为一个计时点。测量时发现B点已模糊不清，于是他测得AC长为14.56 cm ，CD长为11.15cm ，DE长为13.73 cm ，则打C点时小车的瞬时速度大小为________m/s,
小车运动的加速度大小为 m／s2 ，
AB的距离应为 cm 。(保留三位有效数字)
A
B
C
D
E
5.99
2.58
0.986
例题2：一条如图所示的纸带，按时间顺序取0、1、2、3、4、5、6都为共7个记数点。0到6每相邻两记数点间各有四个打印点未画出，测得相邻计数点的距离依次为S1＝1.40cm，S2＝1.90cm，S3＝2.38cm，S4＝2.88cm，S5＝3.39cm，S6＝3.87cm。
(1)在计时器打出点1、2、3、4、5时，小车的速度分别为：
V1＝ m/s,V2＝ m/s,V3＝ m/s,
V4＝ m/s,V5＝ m/s.
(2)求出小车的加速度a＝ m/s2.
0.165
0.214
0.263
0.314
0.363
0.400