物理多媒体教学课件：2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律（人教版必修1）

课件25张PPT。第二章 匀变速直线运动的研究
1 实验：探究小车速度随时间变化的规律1、通过小车在钩码牵引下运动的实验探究，进一步掌握打点计时器的使用方法和利用打点计时器研究物体运动的方法。
2、会处理纸带求各点瞬时速度。
3、设计表格填入实验数据，并能在坐标纸上画出v-t图象。 问题思考：
1.猜想博尔特做的是什么运动？
2.请同学来描述博尔特的运动；（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：通过打点计时器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。一、实验仪器打点计时器；纸带；复写纸；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 特别提醒:
区分电火花打点计时器----交流电压220V二、实验原理1.实验装置示意图2.实验原理 打点计时器是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）。由打点计时器打出的纸带上的点表示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。 三、实验步骤⑴ 木板平放，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定，连接好电路。
⑵ 穿纸带；挂钩码。
⑶ 先接通电源，然后放开小车，让小车拖着纸带运动，打完一条后立即关闭电源。
⑷ 换纸带，加钩码，再做一次。四、注意事项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,防止小车从木板上掉下来。
4．先接通电源，后让纸带运动。
5．打点结束后立即关闭电源。问题1.怎样分析和选取纸带上的点？
开头过于密集的点舍掉，若纸带上点与点之间的距离较小，可取多个间隔（一般取5个间隔）为一个计数间隔时间（间隔不再是0.02s）（但要看具体情况灵活选定）；原则上取六、七个计数点为宜；给选取的点加标记。五、数据处理问题2.如何计算出所取点的速度？
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），选择包括该点在内的一段位移（该点最好处在中间时刻位置）Δx，找出对应的时间Δt，用Δx／Δt作为该点的瞬时速度；对于选取的两个端点的速度暂时不计算（误差较大）；测量各个计数点之间的距离应考虑估读位、单位。问题3.如何处理计算出来的数据？
１．列表法。（注意列表要求）
２．图象法：
①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）。
②描点：观察和思考点的分布规律。
③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，不在直线上的点应均匀地分布在直线两侧。0.300.450.740.600.891.03根据下表数据画出v-t图象描点连线作图t/s0　0.1　0.2　0.3　0.4　0.51.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2v/(m·s-1)△t△v1.图象的特点？2.小车的运动规律？3.如何求加速度？4.如果这些点不在一条直线上，怎么办？问题思考：题后小结：求小车加速度的方法
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，也就是说应该用图象上的点，而不是用实验所得到的数据）实验结论: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。你能用自己的语言描述小车速度随时间变化的规律吗？问题思考：1.(多选)关于计数点的下列说法中正确的是( )
A.用计数点进行测量计算，既方便，又可减小误差；
B.相邻计数点间的时间间隔是相等的；
C.相邻计数点间的距离是相等的；
D.计数点是从计时器打出的实际点中选出来，相邻计数点间点痕的个数相等。 ABD2.接通电源与让纸带(随物体)开始运动，这两个操作
的时间关系应当是( )
A.先接通电源，后释放纸带；
B.先释放纸带，后接通电源；
C.释放纸带的同时接通电源；
D.先接通电源或先释放纸带都可以。A3.在探究小车速度随时间变化规律的实验中，下列哪些器材是本实验必须的？达到实验目的还需哪些器材？
①打点计时器 ②天平 ③低压直流电源 ④细绳 ⑤纸带 ⑥小车 ⑦钩码 ⑧秒表 ⑨一端有滑轮的长木板
答案：① ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑨
低压交流电源 刻度尺4.(多选)在实验“探究小车速度随时间变化的规律”中，我们采用的正确方法是（ ）
A.舍掉开头过于紧密的点，找一个适当的点当作计时起点。
B.为了实验精确，选取纸带上第一个点作计时起点。
C.每相邻计数点的时间间隔只能取0.1s。
D.每相邻计数点的时间间隔可视打点密度而定，取0.02s 、0.04s 、…n×0.02s均可。AD5、下图中给出了从0点开始每5个点取一个计数点的纸带。0，1，2，3，4，5，6均为计数点（每两个计数点间有4个点未画出）。S1=1.40cm S2=1.90cm S3=2.38cm S4=2.88cm S5=3.39cm S6=3.78cm求：①计时器在打出1，2，3等点时小车的速度分别为：
v1=_____cm/s ； v2=_____cm/s ； v3=_____cm/s ；
v4=_____cm/s ； v5=_____cm/s
②分析小车的速度随时间变化的规律。
参考答案：
（16.50cm/s 21.40cm/s 26.30cm/s 31.35cm/s 35.85cm/s）
(小车的速度随时间均匀增加)。6．在探究小车速度随时间变化规律的实验中，得到一
条记录小车运动情况的纸带，如图所示，图中A、B、C、
D、E为相邻的计数点，相邻计数点的时间间隔为T=0.1s。
（１）根据纸带上的数据，计算B、C、D各点的速度，填
入表中。（２）在坐标纸上作出小车的v-t图象。通过本节课的学习，我们进一步掌握了打点计时器的使用方法和利用打点计时器研究物体运动的方法；通过纸带会计算各个计数点的速度；并能在坐标纸上画出物体的v-t图象。