人教版高一物理必修1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课件 20张PPT

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高一物理必修1
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
包头市百灵庙中学
史殿斌
一、进行实验
1．如图所示，把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，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，连接好电路。
2．将细绳绕过滑轮，下面挂上
适当的钩码，小车在钩码的牵
引下运动。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。
3．把小车停在靠近打点计时器的位置，启动打点计时器，然后放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一行小点，随后立即关闭电源。换上新纸带，重复实验两次。
二、数据处理
1．从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开头比较密集的点迹，在后边便于测量的地方找一个点做计时起点。为了测量方便和减少误差，通常不用每打一次点的时间作为时间的单位，而用每打五次点的时间作为时间的单位，就是T=0.02s×5=0.1s。在选好的计时起点下面表明0，在第6点下面表明1，在第11点下面表明2……，点0、1、2……叫做计数点，两个相邻计数点间的距离分别是x1、x2、x3……用刻度尺测量出结果。
2．利用第一章的方法得出各计数点的瞬时速度，填入下表标有“v1”的一行。
3．增减所挂的钩码，或在小车上放置重物，再做两次实验，填入上表标有“v2”和“v3”的两行。
小车在几个时刻的速度
位置编号
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
时间t/s
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
v1/(m/s)
v2/(m/s)
v3/(m/s)
三、作出速度—时间图像
1．以速度v为纵轴，时间t为横轴建立直角坐标系。根据表中的v、t数据，在直角坐标系中描点。通过观察、思考，找出这些点的分布规律。
2．我们会看到，对于每次实验，描
出的几个点都大致落在某条直线上。
3．小车运动的v-t图像是一条倾斜的
直线，小车在做匀变速直线运动。
【做一做】用计算机绘制v-t图象
1.借助常用的数表软件，可以迅速、准确地根据表中的数据作出v-t图象，甚至能够写出图象所代表的公式。下面以Excel软件为例做简要说明，有兴趣的同学可以试一试。
2.在Excel软件工作簿的某一列的单元格中依次输入测量时间，在相邻的一列输入对应的速度值。用鼠标选中这些数据，按照“插入”中的“图表向导”的提示就能一步步地得到所画的图象，如图所示。
3.要注意的是，操作过程中会出现“添加趋势线”对话框，其中的“类型”标签中有
好几种可选择的函数。由于
我们这个实验的数据几乎分
布在一条直线上，所以应该
选择“线性”类型。
【课堂训练】
1.在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下列实验操作中，正确的是（
　　）
A．打点计时器应使用交流电源
B．将打点计时器固定在长木板无滑轮一端，并接好电源
C．实验开始时，先释放小车，再接通打点计时器电源
D．打点结束后，先断开电源，再取下纸带
ABD
2.在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下列说法正确的是（　　）
A．小车在钩码的牵引下运动时只需打一条纸带，然后进行数据处理
B．为使测量更为严谨，应把打下的第一个点作为第一个测量点
C．为了便于测量，应舍掉开头一些过于密集的点，找一个适当的点当作计时起点
D．两相邻测量点间的时间间隔必须是0.1s
C
3.在研究速度与时间的关系的实验中，获得如图所示的纸带，A、B、C、D、E、F、G为计数点，相邻两计数点的时间间隔为T，x1、x2、x3、x4、x5、x6分别为AB、BC、CD、DE、EF、FG之间的距离，下列表达式中可以用来计算打D点时小车速度的有（　　）
A．(x2+x4)/2T
B．(x2+x3+x4+x5)/4T
C．(x3+x4)/4T
D．(x2+x3)/2T
B
4.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0.02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2m/s2
ACD
5.在用电火花计时器“研究匀变速直线运动”的实验中，如图所示的是一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻
计数点间还有四个点未画出。
（1）根据　
　可以判定
小车做匀加速运动。
（2）根据运动学有关公式
可求得vB＝
m/s，vC＝　
　m/s，vD＝
m/s。
相邻相等时间间隔内位移差相等
1.38
2.64
3.90
（3）利用求得的数值作出小车的v-t图线（以打A点时开始记时），并根据图线求出小车
运动的加速度a＝　
　m/s2。
（4）将图线延长与纵轴相交，
交点的纵坐标是0.12m/s，
此速度的物理意义是：
12.6
A点的速度
6.在用打点计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，某同学将打点计时器打出的三条纸带，分别以间隔相同点迹的方式依次剪成短纸条，按先后顺序一端对齐粘贴在一起。然后用平滑线段将各段纸带顶端的中点连起来，如图甲、乙、丙所示，则根据纸带的特点即可研究物体的速度随时间的变化规律。以下说法正确的是（　
　）
CD
A．图甲表示物体处于静止
B．图乙表示物体做匀速
直线运动
C．图乙表示物体的速度
随时间均匀增加
D．图丙表示物体的速度先随时间均匀增加，后保持不变
7.用如图1所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律。主要实验步骤如下：
①安装好实验器材。接通电源后，
让拖着纸带的小车沿长木板运动，
重复几次；
②选出一条点迹清晰的纸带，找一个合适的点当作计时起点O（t＝0），然后每隔0.1s选取一个计数点，如图2中A、B、C、D、E、F……所示；
③通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、E……点时小车的速度，分别记作v1、v2、v3、v4、v5……；
④以速度v为纵轴、时间t为
横轴建立直角坐标系，在坐标
纸上描点，如图3所示。
结合上述实验步骤，请你完成
下列问题：
（1）在下列仪器和器材中，还必须使用的有　　　（填选项前的字母）。
A．电压合适的50Hz交流电源
B．电压可调的直流电源
C．刻度尺
D．秒表
E．天平（含砝码）
（2）对应的坐标点，并画出v-t图象。
（3）观察v-t图象，可以判断小车做匀变速直线运动，其依据是　　
。根据v-t图象计算出小车的加速度a＝　
　m/s2（保留两位有效数字）。
AC
略
v-t图像是一条倾斜的直线
0.64
8.如图所示，是某质点运动的v-t图象，请回答：
（1）质点在0～4s内、4s～8s内、
8s～10s内、10s～12s、12s～15s内
各段的过程中做什么性质的运动？
（2）在0～4s内、8s～10s内、
10s～12s、12s～15s内内质点的
加速度各是多少？并说明正负方向。
a1=3m/s2，a2=0，a3=-6m/s2，a4=-6m/s2，a5=4m/s2