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

实验：探究小车
速度随时间变化的规律
实验目的
1．巩固对打点计时器的使用及利用纸带求瞬时速度。
2．学会用实验探究小车速度随时间变化的规律，
学会用v?t图像处理实验数据。
3．探究小车在重物牵引下运动速度随时间变化的规律。
用描点法画出小车的v-t图象，根据图象的形状判断小车的运动性质，图线的斜率表示加速度，如果v-t图象是一条倾斜的直线，说明小车的速度是均匀变化的，表明小车做匀变速直线运动，利用v-t图象求出小车的加速度．
实验原理
利用纸带计算瞬时速度
以纸带上某点为中间时刻点取一小段位移，用这段位移的平均速度表示这点的瞬时速度。
t/s
5
10
15
20
25
0
20
40
60
80
v/m?s-1
用v-t图象表示小车的运动情况
实验器材
打点计时器
一端固定有定滑轮的长板
小车
纸带
细绳
钩码
毫米刻度尺
交流电源
实验步骤
1.如图所示，把附有滑轮的长板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长铝板上没有滑轮的一端，连接电路。
实验步骤
2.把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上钩码，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。
实验步骤
3.把小车停靠在靠近打点计时器处，先接通电源，后释放小车，打点计时器就在纸带上打下一系列点点，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，多次实验。
注意事项
1．固定打点计时器时应让限位孔处在导轨的中央位置。
2．滑轮不能过高,细绳应与导轨平行.
3．小车应由紧靠打点计时器处开始释放，在撞击长木板末端前应让小车停止运动,防止小车从导轨上掉下来。
4．先接通电源，后让纸带运动。
5．打点结束后立即关闭电源。
数据处理
①纯天然的两个相邻计时点
的时间 t=0.02s
②两个计数点之间的时间
数据处理
1.选取纸带：选取一条点迹清晰的纸带，为便于测量，适当舍弃打点密集部分，选取点迹清晰距离适当的点作为计数起点，一般每五个点取一个计数点，则相邻计数点间的时间间隔T=0.10s。
2.采集数据：如图所示，一般不是直接测量相邻两个计数点间的距离，而是先测量出各个计数点到计时零点的距离????1、 ????2、 ????3、 ????4、 ????5，再计算出相邻两个计数点间的距离。?????1=????1， ?????2=????2?????1、 ?????3=????3?????2……
?
数据处理
注意事项：
不要分段测量各段位移，应尽可能地一次测量完毕（可先统一量出各计数点到计数起点之间的距离）。读数时应估读到毫米得下一位。
3.计算、记录瞬时速度：用各段位移的平均速度代替中间时刻计数点的瞬时速度，计算各点速度，设计表格并记录。
数据处理
4.作v-t图：
根据表格中的数据在坐标系中描点。
用一条平滑的曲线（或直线）“拟合”这些点
让这条直线通过尽可能多的点
不在线上的点均匀分布在线的两侧
偏差较大的点忽略不计
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}位置
0
1
2
3
4
5
时刻t/s
速度v/(m/s)
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.365
0.495
0.650
0.79
????/??????????1
?
????/????
?
0
?
0.1
0.2
0.3
0.4
0.2
0.4
0.6
0.8
0.5
1.0
X
X
X
X
5.求加速度：????=??????????。尽量选取较远的两个点。
?
????=??????????=????4?????1????4?????1
=0.79?0.3650.4?0.1m??????2
≈1.417m??????2
?
数据处理
数据处理
在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图 1 所示为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（A 点为第一个点），相邻计数点间的时间间隔 T＝0.1s。
根据纸带计算各点瞬时速度，则 vD＝ m/s，vC＝ m/s，vB＝ m/s。
在图 2 坐标系中画出小车的 v﹣t 图线，并根据图线求出 a＝ 。
将图线延长与纵轴相交，交点的物理意义是 。
3.90
2.64
1.38
12.6m/s2
零时刻经过A点的速度大小
在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图所示为记录小车运动情况的一条纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔T＝0.1 s。
(1)计算D、C、B各点的瞬时速度，vD＝______ m/s，vC＝______ m/s，vB＝______ m/s。
(2)在如图3所示坐标系中作出小车的v－t图象，并根据图象求出a＝____。