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（共30张ppt）

(共30张PPT)
第二章
匀变速直线运动的研究
2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律
1．进一步练习使用打点计时器．
2．利用v-t 图像处理数据，并据此判断物体的运动性质．（重点）
3．能根据实验数据求加速度．(难点）
学习目标
在我们的生活中有跳远助跑、高山滑雪、驾车等运动，在自然界中有瀑布、苹果落地、猎豹捕羚羊等运动，在这些运动中都有速度的变化，且变化规律不尽相同，我们怎样才能知道速度随时间变化的规律呢？
导入新课
永久磁铁
限位孔
纸带
线圈
振针
振片
复写纸
定位轴
电磁打点计时器
放电针
纸盘轴
墨粉纸盘
电源开关
电火花计时器
视频
实验步骤：
1、把附有滑轮的长木板放在实验桌上，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，连接电路。
2、把一条细线栓在小车上，使细线跨过滑轮，下面挂上砝码。
3、把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车的后面。
练习使用打点计时器
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实验步骤
4、把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一列小点。
5、换上新纸带，重复以上步骤两次。
6、增加砝码质量，重复以上步骤再做两次实验。
注意事项：
1、实验前，应将打点计时器固定好，以免拉动纸带时晃动，并先轻轻试拉纸带，应无明显的阻滞现象；
2、使用打点计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再拉动纸带；
4、打点计时器不能连续工作太长时间，打点之后应立即关闭电源；
3、使用电磁打点计时器时，应让纸带穿过限位孔，压在复写纸下面；使用电火花计时器时，应注意把两条纸带穿好，墨粉纸盘位于两条纸带中间；
练习使用打点计时器
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注意事项
5、对纸带进行测量时，不要分段测量各段的位移，正确的做法是一次测量完毕（可先统一测量出各个测量点到起始测量点0之间的距离）。读数时应估读到毫米的下一位。
电磁打点计时器 电火花计时器
比较：电磁打点计时器、电火花计时器
打点方式
打点频率
与交流电的频率相同，若交流电的频率为50Hz，则每隔0.02s打一个点
利用振动的振针打点
利用火花放电打点
工作电压
6v以下交流电
220v交流电
阻力来源
来自振针和纸带间的摩擦，以及限位孔和纸带间的摩擦，阻力较大
来自纸带本身的运动而不是由打点时产生的，阻力极小，实验误差小
问题一：怎样选取纸带上的点，需要测量哪些实验数据？
把开头过于密集的点舍掉，从比较清楚的点开始，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0.1 s）。
数据处理
测量点编号n 0 1 2 3 4 5
各测量点到0点的距离xn/mm
相邻测量点间位移Δxn=xn-xn-1
各测量点瞬时速度vn(m·s-1）
0
1
3
4
5
2
x1
x2
△x1
△x2
△x3
△x4
△x5
问题二：如何进行数据处理
计算方法：求某点的瞬时速度，可用与此点相邻两点间的平均速度近似记为该点的瞬时速度。
测量点编号n 0 1 2 3 4 5
各测量点到0点的距离xn/mm 0 10.0 24.2 43.5 68.2 95.4
相邻测量点间位移Δxn=xn-xn-1 10.0 14.2 19.3 24.7 27.2
各测量点瞬时速度vn(m·s-1） 0.121 0.168 0.220 0.258
数据处理
教材图表
(1)选择纸带 如何选择一条合适的纸带
开头过于密集的点舍掉，从清楚的点开始
(2)数据处理 如何选择测量点（计数点）
每隔五个间隔取一个计数点
取六个点，标号 0，1，2，3，4，5
处理数据
V-t图象
1、图象特点：直观2、作图步骤（1）建系 （2）描点 （3）作图
注意! 1作图时应把尽量多的点连在一条直线上,2不在线上的点应均匀的分布在线的两侧。
3、图象
舍去！
t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
v1/ms-1 16.50 21.40 26.30 31.35 36.30 41.25
t/s
v/(m.s-1)
舍去！
△v
△t
问题
1图线的特点？
2小车的运动规律？
3如何求加速度？
描点连线作图 观察v-t图
图象法（v - t 图象）：
① 根据所得数据，选择合适的标度建系（图象尽量分布在坐标系平面的大部分面积）
② 根据所得数据确定点的位置,观察和思考点的分布规律。
③ “拟合”图象：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，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
实验结论
1、图线为直线
2、从图线上可以可以求出每一时刻的速度
3、从图线上求出加速度，斜率k=△v/△t=a;
a不变的直线运动叫做匀加速直线运动
【误差分析】
（1）根据纸带测量的位移有误差。
（2）根据位移计算的瞬时速度有误差。
（3）木板的粗糙程度并非完全相同。
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.每次打点结束后立即关闭电源。
6.将所测得的数据记录下来。
【注意事项】
典例探究分析
【例】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．一端有滑轮的长木板 I．刻度尺
选出的器材有AEFH，还需要________。
解析　(1)在本实验中，不需要测量小车和槽码的质量，因此不需要天平，电磁打点计时器使用的是低压交变电源，因此不需要直流电源，同时电磁打点计时器记录了小车的运动时间，因此不需要秒表。测量点迹间的距离需要刻度尺，所以还需要的器材是C、I。
C、I
探究1　实验原理与操作
(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木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________(填步骤前的字母)，应更正为__________________；步骤合理的顺序是_____________(填步骤前的字母)。
解析　(2)以上步骤有错误的是C，应先启动电磁打点计时器，再放开小车。根据组装器材、进行实验、数据处理的顺序，操作步骤顺序为：BECDA。
答案　(1)C、I　(2)C　先启动电磁打点计时器，再放开小车　BECDA
C
先启动电磁打点计时器，再放开小车
BECDA
如图是小球沿斜面滚下的频闪照片，照片中相邻小球像间的时间间隔是0.1 s，这样便记录了小球运动的时间。小球运动的位移可以通过刻度尺读出。
(1)试作出小球滚下过程的v－t图像；
(2)求出小球滚下过程的加速度大小。
先求各时刻瞬时速度，再在坐标系中描点画线
利用速度—时间图像求加速度
　实验创新
随堂检测
1.某人用打点计时器做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验，利用打出的一条纸带画出了小车速度随时间变化的图象，如图所示．下列说法正确的是（　　）
A．当电源频率为50Hz时，打点计时器每隔0.05秒
打一个点
B．小车做匀速直线运动
C．小车在t=0.02秒时的速度大小是0.04m/s
D．小车的加速度大小为0.04m/s2
C
随堂检测
2.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．为了减小误差，不能舍掉开头过于紧密的点
B．为了实验精确，必须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，可取0.02s、0.04s、…s×0.02均可
D
随堂检测
3.在“用打点计时器探究匀变速直线运动速度随时间的变化规律”实验中，接通电源与释放纸带让纸带（随小车）开始运动，这两项操作的先后顺序是（　　）
A．先释放纸带，后接通电源
B．先接通电源，后释放纸带
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
B
随堂检测
4.某同学做“用打点计时器测速度”的实验，利用打出的一条纸带画出的速度图象如图所示，则下列说法正确的是（　　）
A．电磁打点计时器使用的是直流电源
B．如果纸带上打出的点迹不均匀，则
点迹密集的地方表示速度较大
C．当电源频率是50HZ时，打点计时器每
隔0.02s打一个点
D．由图象可看出物体做匀速直线运动
C
随堂检测
5.在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，未启动打点计时器，小车应放置在（　　）
A．靠近打点计时器位置
B．长木板上的滑轮附近
C．打点计时器与滑轮的中点处
D．任意位置
A
1、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、通过纸带会计算各个计数点的瞬时速度并能在坐标纸上画出物体的v-t图象。
4、分析物体速度随时间变化规律
小结
THANKS