人教版物理必修1：2.1探究小车速度随时间变化的规律1:26张PPT

课件26张PPT。1　实验：探究小车速度随
时间变化的规律
一、实验目的
1．用打点计时器研究小车在重物牵引下的运动，进一步熟练打点计时器的操作和使用．
2．探究小车速度随时间的变化规律，学会用图象法处理实验数据．二、实验原理
利用打点计时器打出的纸带上记录的数据，先计算各时刻物体的速度，再寻求速度和时间的关系．
1．计算打各计数点时小车的速度，应在计数点附近取一个很短的时间Δt，用Δt内的 当作打该计数点时小车的瞬时速度．
2．用描点法画出小车的v－t图象，图线的斜率表示加速度的 ，如v－t图象是一条倾斜的直线，说明物体做 直线运动．平均速度大小匀加速三.实验器材学生电源，刻度尺钩码小车细绳纸带打点计时器一端附有定滑轮的长木板四、实验步骤
1．把一端带有滑轮的 放在实验桌上，把一条细线一端拴在 上，跨过 ，另一端挂个数适当的 ，让小车在钩码牵引下运动．
2．打点计时器固定在 的另一端，纸带穿过打点计时器的 ，连接在小车后面．长木板小车滑轮钩码木板限位孔3．连接好电路，将小车停在靠近打点计时器的位置，先 ，然后释放小车．
4．打完一次纸带后立即 ，换上纸带，重复操作三次．
5．从打出的纸带中选择一条点迹最清晰的纸带，舍掉开头一些过于密集的点，在后边便于测量的地方找一个点作计数点．为了计算方便和减小误差，通常每打5个点即相隔0.1 s选择一个计数点．接通电源断开电源
一、注意事项
1．开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器．
2．在小车后面平整地安装好纸带，使小车运动时保持纸带与木板平行，减小摩擦力的影响．
3．先接通电源，等打点稳定后再释放小车．
4．要防止钩码落地和小车跟滑轮相碰，当小车到达滑轮前及时用手按住．5．取下纸带前先断开电源．
6．牵引小车的钩码个数要适当，以免加速度过大而使纸带上的点太小，或者加速度太小而使各段位移无多大差别，从而使误差增大．
7．要区别打点计时器打出的点和人为选取的计数点，弄清楚时间间隔．二.数据处理:
1.列表法小车的瞬时速度随时间增大而增大，即小车的瞬时速度与时间大致成正比。思考:小车的具体运动规律是什么?- - 0.201 0.280 0.432 0.355 0.512 同理，可求出另外两条纸带的情况2．图象法：以速度为纵坐标，时间为横坐标，建立直角坐标系．对坐标轴进行适当分度，从而使测量结果差不多布满坐标系．根据表中数据描点，仔细观察这些点的分布情况，我们发现
这些点都大致落在一条直线上．我们可以大胆地猜测，如果没有实验误差，这些点应该落在一条直线上．因此，我们可以用一条直线去“拟合”这些点，将这些点连成一条直线．连线时应使尽量多的点落在直线上，不在直线上的点要尽量对称分布在直线两侧，误差较大的点舍去．这就画出了小车运动的v－t图象．最后分析v－t图象，得出小车的速度随时间变化的规律．描绘图象：各点的分布大致都落在一条直线上，我们可以推断：如果没有实验误差的理想情况下，所描出的各点应全部落到这条直线上。因此，画直线时，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。如何由实验得出的v－t图象进一步得出小车的运动速度随时间变化的规律？
1．通过直接分析图象的特点得到．小车运动的v－t图象是一条倾斜的直线，那么当时间增加(或减小)相同的值Δt时，速度也增加(减小)相同的值Δv，由此得出结论：小车的速度随时间均匀地变化．
2．通过函数关系式进一步得到．既然小车的v－t图象是一条倾斜的直线，那么v随t变化的函数关系式为v＝kt＋b，显然v与t成线性关系，小车的速度随时间均匀变化．如何依据纸带信息，判断小车的运动是否是匀变速直线运动？
如图2—1—1表示实验打出的纸带，O、A、B、C、D、E、F……为每隔时间t选定的一系列计数点．我们可以认为OA、AB、……EF段的平均速度就等于这些段所对应时间的中间时刻的瞬时速度，即三、误差分析
1．木板的粗糙程度不同，摩擦不均匀．
2．根据纸带测量的位移有误差，从而计算的瞬时速度有误差．
题型一　实验中的注意事项和误差分析
【例1】　在实验中，对于减小实验误差来说，下列方法有益的是 (　　)
A．把每打五个点的时间间隔作为一个时间单位来选取计数点
B．使小车运动的加速度尽量小些
C．舍去纸带上密集的点，只利用点迹清晰、点间间隔适当的那一部分进行测量、计算
D．选用各处平整程度、光滑程度相同的长木板做实验【解析】　选取计数点可以使用于测量和计算的相邻点间的间隔增大，在用直尺测量这些点间的间隔时，在一次测量绝对误差基本相同的情况下，相对误差较小，因此A选项正确．在此实验中，如果小车运动的加速度过小，打出的点子很密，长度测量的相对误差较大，测量准确度会降低．因此使小车的加速度略大一些较好，如果每五个点取一个计数点，那么以能在纸带上50 cm长度内清楚地取出7～8个计数点为宜．C项保证了选点的正常．D项是物体做匀变速直线运动的前提．
【答案】　ACD?规律总结：要减小实验误差，应从误差产生的来源进行分析，从而采取措施，本实验主要应从如何打好纸带和如何较准确地测量距离、实验器材的选取等几个方面来考虑．应用1—1　关于探究小车速度随时间变化的规律的实验，下列说法正确的是
(　　)
A．电磁打点计时器使用的可以是直流电源，也可以是交流电源
B．实验时应使纸带从复写纸的下方穿过
C．实验时要先接通电源后放开纸带
D．开始打点前，小车应离打点计时器远一些解析：电磁打点计时器用的是低压交流电源；开始前将小车停在靠近打点计时器的位置；实验前应把纸带放在复写纸下方，先接通电源，待打点稳定后再放开纸带．
答案：BC题型二　实验数据的处理方法
【例2】　图2—1—2是小车在斜面上运动时，通过打点计时器所得的一条纸带(A、B、C、D、E、F每相邻的两点间都有四个点未画出)，测得各段长度为OA＝6.05 cm、OB＝13.18 cm、OC＝21.40 cm、OD＝30.70 cm、OE＝41.10 cm、OF＝52.58 cm，根据这些数据，求出B、C、D、E等各点的速度，画出速度图象(取A点为计时开始)，并求出小车的加速度．(打点计时器电源的频率为50 Hz)在画图象时，为了拉开坐标值之间的距离，坐标原点有时可以不从0开始．本题的速度图象为了拉开速度值之间的距离，纵坐标就是从0.6 m/s开始的．所画速度图象如图2—1—3所示．
由速度图象上任意两点所对应的速度，算出加速度为a＝ ＝1.09 m/s2.【答案】　见解析