2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律（共27张PPT）物理人教版（2019）必修第一册第二章 匀变速直线运动的研究

(共27张PPT)
第二章 匀变速直线运动的研究
第1节　实验 探究小车速度随时间变化的规律
学习目标　
1.进一步巩固打点计时器的使用及利用纸带测量瞬时速度。
2.探究小车在重物的牵引下运动的速度随时间变化的规律。
3.能对实验数据进行记录并会用图像法分析数据，从而形成结论。
　实验 探究小车速度随时间变化的规律
知识回顾
打点计时器可以测量什么物理量？
位移、时间
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
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。有匀速、匀加速、匀减速等等。
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--建立V-t图像，建立图像必须知道物体在不同时刻的瞬时速度，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。
乌龟在跑
t
0
1
2
3
4
5
6
7
x1
x7
x4
x3
x2
x6
x5
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。
二.实验装置示意图
　实验：探究小车速度随时间变化的规律
一.实验目的
1.巩固打点计时器使用、处理数据:用纸带会算瞬时速度，加速度
2.知道小车在重物牵引下运动速度随时间变化的规律。
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。
三、设计实验
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。
实验。
四.实验步骤
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
五.数据处理
0
1
2
3
4
5
6
7
x1
x7
x4
x3
x2
x6
x5
问题1.怎样分析和选取纸带上的点？
选一条清晰的纸带，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）为一个计数点（不同于计时点）（间隔不再是0.02s，是0.1S）；原则上取六、七个计数点为宜；给选取的点加标记。
2、计算方法
第二种：误差小，更准确
位置编号 1 2 3 4 5 6
时间t/s 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
v/(m/s) 0.30 0.45 0.60 0.74 0.89 1.03
实验结论:
3.绘制图象
作图步骤：
（2）描点
（3）作图
（1）建系
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
0
1
2
3
4
5
6
t/×10-1s
v/(m/s)
v
t
1.v-t是一条直线，说明小车的速度随时间的增加而均匀增加，做的是速度均匀变化的直线运动
2.图像和纵坐标轴的交点表示开始计时时小车的速度——初速度。
3，
六、注意事项
1.放开小车时,应使小车靠近打点计时器.纸带、细线与木板平行,钩码合适
2.先启动打点计时器，等打点稳定后，再放开小车。
3.打点完毕，立即关闭电源。
4.选取一条点迹清晰的纸带，舍掉开头点迹密集部分，选取适当的计数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的时间间隔T等于多少。
5.不要分段测量各段距离，应尽可能地一次测量完毕(统一量出各计数点到计时起点的距离)。
6.在坐标纸上画v－t图像时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图像大致布满坐标纸。
1、　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点的读数是________ cm，已知打点计时器每隔0.02 s打一个点，则B点对应的速度vB＝________ m/s。(结果均保留三位有效数字)
甲
3.00
1.35　
七：跟进训练
2. 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________。
C、I
3 . 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50 Hz。
(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)。
vB vC vD vE vF
数值(m/s) 0.479 0.560 0.640
0.400
0.721
(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。
vB vC vD vE vF
数值(m/s) 0.400 0.479 0.560 0.640 0.721





(3)由所作速度—时间图像可得出的结论是：___________________________。
(4)根据v t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
4.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的限位孔。
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)。
C
先启动电磁打点计时器，再放开小车
　BECDA
3.某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”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0、1、2、3、4、5、6共7个计数点，计数点间的距离如图甲，相邻的计数点之间的时间间隔为T＝0.10 s。
(1)根据纸带上的数据，该同学已将1、2、3、5点对应时刻的瞬时速度进行计算并填入表中，请你将4点对应时刻的瞬时速度填入表中(结果保留3位有效数字)。
瞬时速度 v1 v2 v3 v4 v5
数值/(m·s－1) 0.165 0.214 0.263 ____ 0.363
0.314
(2)将求出的各个时刻的瞬时速度标在如图乙坐标系中，并画出小车的速度随时间变化的关系图像。

(3)由图像求出小车的加速度大小为a＝________m/s2(结果保留3位有效数字)。
(4)如果实验时的电压变成210 V，而做实验的同学并不知道，则加速度的测量值________(选填“大于”“小于”或“等于”)实际值。如果电源频率为52赫兹，则加速度的测量值________(选填“大于”“小于”或“等于”)实际值。
瞬时速度 v1 v2 v3 v4 v5
数值/(m·s－1) 0.165 0.214 0.263 ____ 0.363
0.314
0.495
等于
小于
1.38
2.64
3.90
0.126m/s2
0.1
0.2
1
2
0.12m/s
小车经过A点时的速度
完成课后练习