2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律—【新教材】人教版（2019）高中物理必修第一册课件

(共16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
一、实验器材（9个）
打点计时器、交流电源、纸带、一端附有滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、刻度尺、坐标纸。
阅读物理书的第34页，你认为测量小车的速度需要测出哪些物理量？需要什么器材？请各小组讨论给出答案。
实验准备
二、实验原理
1．打点计时器打出的纸带能记录运动物体在不同时刻的位置.
2．纸带上某点的瞬时速度一般用一小段时间内的
代替．
3．用描点法画出小车的v-t
图象，图线的
表示加速度的大小，如果v-t
图象是一条倾斜的直线,说明小车的加速度不变．
平均速度
倾斜程度
实验准备
一、实验步骤
1．如图所示，把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，打点计时器固定在长木板没有滑轮的一端，连接好电路．
2．把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下面挂上适当的钩码，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行，然后把纸带穿过打点计时器，并把纸带的另一端固定在小车的后面．
3．让小车停在靠近打点计时器的位置，
先
，后
，小车拖着
纸带运动，打点计时器就在纸带上打下
一串小点，随后立即关闭电源。
4.换上新纸带，重复操作两次．
接通电源
释放小车
实验操作
二、数据处理
1．挑选纸带并测量
在三条纸带中选择点迹最清晰的一条。
为便于测量，舍掉开头过于密集的点迹，找一适当点当作计时起点(0点)，每5个点取一个计数点进行测量，如图所示.(相邻两点间有4个点未画出)(相隔0.1
s)
实验操作
2．计算瞬时速度
(1)计算：时间间隔很短时，可用某段时间的平均速度表示这段时间内某一时刻的瞬时速度，即
例如，图中计数点4的速度
,
其中T＝0.1
s.
位置
0
1
2
3
4
5
6
7
时刻t/s
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
v(m·s-1)
(2)设计表格并记录数据
实验操作
3.作出小车运动的v-t
图象
(1)定标度：坐标轴的标度选取要合理，应使图象大致布满坐标纸．
(2)描点：在坐标纸上描出各个坐标点的位置．
(3)连线：用一条平滑的曲线或直线“拟合”这些点．
4．实验结论
若画出的v-t
图象是一条倾斜的直线，说明小车做速度均匀变化的直线运动（加速度不变）。
图象和纵轴的交点表示开始计时时小车的速度—初速度．
实验操作
t/s
v/(m.s-1)
在直线上取两个相距较远的点
0.2
0.4
数据处理
图线的特点？
如何求加速度？
如果这些点不在一条直线上，怎么办？
0.1
0
0.2
0.3
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
省略偏离较远的点画图
图像是直线，代表匀变速直线运动
△v
△t
0.5
0.6
位置
0
1
2
3
4
5
t/s
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
V(m/s)
0.30
0.45
0.60
0.74
0.89
1.03
例：在用电火花计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，图甲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．(电源频率为50
Hz)
(1)根据运动学有关公式可求得vB=
1.38
m/s，vC=
______
m/s，vD=
3.90
m/s.
(保留三位有效数字)
解析
（1）打C点时对应的速度为：
2.64
(2)利用求得的数值在图乙所示坐标纸上作出小车的v-t
图线
(从打A点时开始计时)．利用纸带上的数据求出小车运动的加速度a＝________
m/s2.(保留三位有效数字)
(3)将图线延长与纵轴相交，交点的纵坐标是0.12
m/s，此交点的物理意义是：__________________________________________________.
解析
（2）
12.6
A点开始计时时，小车速度为0.12m/s
解析
请一位同学来
讲解下一题的
解题思路
如图是采用每秒闪光10次拍摄的小球在水平面上运动的频闪照片，照片中每两个相邻的小球的影像间隔的时间是o．1
s，这样便记录了小球运动的时间．而小球运动的位移则可以用刻度尺测出．试根据图中信息求小球的加速度。?
1．开始释放小车时，应使小车靠近
．
2．先
，等打点稳定后，再
．
3．打点完毕，立即断开电源．
4．选取一条点迹清晰的纸带，舍弃开头点迹密集部分，适当选取计数点
(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．一般在纸带上每隔4个点取一个计数点，即时间间隔为T＝0.02×5
s＝　
s.
5．在坐标纸上画v－t图象时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图象尽量布满坐标纸．
6．利用描出的点作v－t图象时，不要将相邻的点依次相连成折线，而应使
在直线(或曲线)上，不在线上的点
，个别离线较远的点
．
打点计时器
接通电源
释放小车
0.1
大多数点
均匀分布在直线(或曲线)两侧
舍去
总结
在探究小车速度随时间变化规律的实验中，下列哪些器材是本实验必须的？＿＿＿
①打点计时器
②天平
③低压直流电源
④细绳
⑤纸带
⑥小车
⑦钩码
⑧秒表
⑨一端有滑轮的长木板
达到实验目的还需器材是:
①
④
⑤
⑥
⑦
⑨
低压交流电源、
刻度尺