物理鲁科版（2019）必修第一册 2.4科学测量：做直线运动物体的瞬时速度课件(共23张PPT)

(共23张PPT)
2 匀变速直线运动
2.4 科学测量：做直线运动物体的瞬时速度
如何测量小车在运动过程中的时间和位移？
思考
v
计时工具
秒表、手机………
测量工具
刻度尺、米尺………
误差大
打点计时器
一、打点计时器
工作原理：接通电源后，振针以0.02s的周期振动，当纸带在运动物体的带动下运动时，上下振动的振针便通过复写纸在纸带上留下一系列的小点。
两种打点计时器
0A B C D E　　 F　　 G
任意相邻两点对应间隔的时间均为0.02s
相邻两点之间的间距可用刻度尺测量
时间
位移
共同点与区别
1.打点方式不同：
电磁打点计时器：利用振动的振针打点
电火花计时器：利用火花放电打点
3.振针打点时与纸带接触，会对纸带产生阻碍作用；而火花放电基本不会阻碍纸带的运动
电磁打点计时器：10V以下交流电
电火花计时器：220V交流电
2.电源电压不同：
相同点：打点频率相同
不同点：
模拟打点计时器
为了解某同学竞走的加速过程，老师让他拿着底部穿孔、滴水比较均匀的饮料瓶竞走，然后通过留在地上的水印分析他的速度变化情况。请大家试一试，并说明其中的道理。
迷你实验室
频闪照相
工作原理：在频闪照相中，频闪灯每隔相等的时间闪光一次，可得运动物体间隔相等的频闪照片。
频闪照相与打点计时器均可以记录物体运动的时间和位移信息。
二、测量小车的瞬时速度
1、实验目的
（1）测量小车的瞬时速度
（2）判断沿斜面下滑的小车是否做匀变速直线运动
（3）学须使用打点计时器
2、实验器材
电磁打点计时器（或电火花打点计时器）、低压交流电源（或220V交流电源）、纸带、长木板（或轨道）、U形夹、小车、毫米刻度尺
3、实验原理与设计
（1）纸带上打出的原始点为计时点
（2）由于纸带被打出的原始点过于密集，测出的间距误差较大，为便于测量和计算，我们另选间距较大且时间间隔相等的计时点来研究，这样的点叫做计数点。
计时点
如何选择计数点？
舍去开头密集的点，选取便于测量的某点作为计时的起点，记为点0，依次向后每5个点选取一个计数点，分别记为1，2，3…….相邻两个计数点间隔的时间 T=0.10s。
0
1
2
3
（3）用刻度尺量出相邻两计数点间的长度，分别记为 s1，s2 ，s3....
如何根据求纸带上某点的瞬时速度？
3、实验原理与设计
0
1
2
3
s1
s2
s3
用较短时间间隔内的平均速度可近似视为瞬时速度。
极限法
D
F
D
F
D
F
方案1
方案2
方案3
哪种方案能更准确的获得E点的瞬时速度？请说明理由
4、实验步骤
（1）把打点计时器固定在长木板一端，并将该端垫高，使长木板形成斜面。
（2）将长60cm左右的纸带一端穿过打点计时器，另一端固定于小车，尽量让小车靠近打点计时器。
（3）先打开打点计时器开关，稍后（打点稳定后）释放小车，待小车滑倒斜面底端时止住小车，关闭开关。取下纸带，检查点迹。若有问题，可换上新纸带，调试后重复上述步骤。
（4）选择点迹清晰的纸带，避开点迹密集部分，从距打点的开始端几厘米处选择一个点记为点0。在该点后面，依次标出间隔时间相等的计数点1,2,3..
（5）根据打点计时器的周期，计算各计数点到点0对应的时间t，测量各计数点与下一相邻计数点的间距s，将t和s的相应数据填入表中。
5、注意事项
（1）固定打点计时器时，应注意使两限位孔和小车运动轨迹在同一直线上。滑轮不能过高,细绳应与木板平行。
（2）开始释放小车时,应使小车靠近打点计时器。
（3）实验中“接通电源”和“释放小车” 两步应先接通电源,打点稳定后释放小车；打点结束后立即关闭电源，再将纸带取下。
（4）实验时要注意保护小车及滑轮，要避免它们被碰坏或跌坏。所以，当小车到达滑轮前及时用手按住它。
列表法
小车的瞬时速度随时间增大而增大
【猜想】小车是做匀加速直线运动吗 用什么方法来验证
- -
0.201
0.280
0.432
0.355
0.512
改变木板倾斜的角度，或在小车上放置重物，再做两次实验。
【例题】根据纸带数据计算并说明小车的速度如何变化？
6、数据处理
6、数据处理
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。
s1
s2
s3
s4
s5
s6
如何根据纸带求小车的加速度？

下列哪种方法更好？

A：

B：




提高了实验数据的利用率，减小了偶然误差
逐差法
- -
0.201
0.280
0.355
0.432
0.512
图像法
1.选择表格数据选择合适标度建立坐标系(让图象尽量分布在坐标系平面的大部分积)
2.描点
3.连线拟合。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。
v/(m·s-1)
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
v/(m·s-1)
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
（1）图像具有什么特点？
一条倾斜的直线
（2）小车的运动特点？
速度随时间均匀变化
（3）如何根据图像求小车的加速度？
小车做匀加速直线运动



误差分析
误差 产生原因 减小方法
偶然 误差 ①纸带上计数点间隔距离的测量 ②v-t图线作出的并非一条直线 ①多次测量求平均值
②大多数点在线上，不在线上的点尽可能分布在线的两侧
系统 误差 ①小车、纸带运动过程中有摩擦 ②电源的不稳定性 ①使用电火花打点计时器
②使用稳压电源
1、本实验中，关于计数点间时间间隔的下列说法中正确的有( )
A．每隔四个点取一个计数点，则计数点问的时间间隔为0.10秒
B．每隔四个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔是0.08秒
C．每隔五个点取一个计数点，则计数点问的时间间隔为0.08秒
D．每隔五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.10秒
随堂练习
A
2、在用打点计时器(电源频率为50 Hz)研究物体做初速度为零的直线运动的某次实验中，纸带的记录如图所示，图中前几个点模糊，因此从A点开始每5个点取一个计数点，求AE段与BD段的平均速度。

3、如图甲所示，桌面水平，用手轻推一下小车，使小车做匀减速运动。过程中，图乙记录了桌面上连续6个水滴的位置。(已知滴水计时器每30 s内共滴下46个小水滴)设计实验方案，探究小车做什么运动，A点的速度是多大，加速度多大。