(共20张PPT)
§2.1
实验：探究小车速度随时间变化的规律
2020-2021新教材人教版物理（必修第一册）
第二章
匀变速直线运动的研究
速度是描述物体运动快慢的物理量，用它可以描述物体的具体运动情况。我们可以通过机动车的速度计得知机动车某时刻的速度大小。
小明同学利用课余时间自己想办法探究物体的运动规律。他利用频闪相机在公路旁拍摄了摩托车运动的情景，他拍摄的照片如图所示：
你能根据照片分析出摩托车的运动情况么？你分析的依据是什么？
能。由于频闪相机相邻两次曝光时间相等，所以可以根据图像间距变化分析摩托车的运动情况。
新课导入
1：打点计时器可以直接测量什么物理量?
2：通过打点计时器可以间接测量什么物理量？
两点间的平均速度
某点的瞬时速度
加速度
时间
实验室如何获得较简单的运动？
如何设计实验？
需要哪些器材？
知识回顾
打点计时器；纸带；复写纸；低压交流电源；小车；细绳；一端附有滑轮的长木板；刻度尺；钩码；导线
特别提醒:
区分电火花打点计时器----交流电压220V
一、实验仪器
二、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
表示这点的瞬时速度。
平均速度
以速度v为
、时间t为
建立直角坐标系，用描点法画出小车的v-t图象，图线的
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
的。
纵轴
t/s
5
10
15
20
25
0
20
40
60
80
v/m?s-1
横轴
用v-t图象表示小车的运动情况
斜率
均匀变化
三、实验步骤
1.如图所示，把附有滑轮的长铝板放在实验桌上，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。
注意事项：
固定打点计时器时，应使它的两个限位孔对准长铝板纵向中轴线，以减小摩擦力带来的误差。
2.把细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适的槽码。把纸带穿过打点计时器的限位孔，并把纸带的一端固定在小车的后面。
注意事项：
细绳下所挂槽码质量要适当，以免加速度过大而使纸带上的点太少，或者加速度太小，而使各段位移无多大差别。加速度的大小以能在50cm长的纸带上清楚地取得六七个计数点为宜。
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，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。
注意事项：
要防止槽码落地和小车跟滑轮相撞，当小车到达滑轮前及时用手按住它。
4.增减所挂的槽码（或在小车上放置重物），更换纸带，再做两次实验。
三、实验步骤
【问题1】.怎样分析和选取纸带上的点？
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）为一个计数间隔时间（间隔不再是0.02s）（但要看具体情况灵活选定）；原则上取六、七个计数点为宜；给选取的点加标记。
四、数据处理
【问题2】.如何计算出所取点的速度？
用求平均速度的方法来代替（用计算较准确的平均速度来代替），选择包括该点在内的一段位移（该点最好处在中间时刻位置）Δx，找出对应的时间Δt，用Δx／Δt作为该点的瞬时速度；对于选取的两个端点的速度暂时不计算（误差较大）；测量各个计数点之间的距离应考虑估读位、单位。
数据处理
1.选取纸带：从几条纸带中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。
?
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。
【问题3】.如何处理计算出来的数据？
１．列表法。（注意列表要求）
２．图象法：
①根据所得数据，选择合适的标度建立坐标系（让图象尽量分布在坐标系平面的大部分面积）。
②描点：观察和思考点的分布规律。
③拟合：从点的分布可以有很大把握地说这些点应该在一条直线上，用直线拟合，让尽可能多的点处在直线上，不在直线上的点应均匀地分布在直线两侧。
数据处理
数据处理
0.30
0.45
0.74
0.60
0.89
1.03
【例题1】根据下表数据画出v-t图象
描点连线作图
t/s
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
v/(m·s-1)
△t
△v
1.图象的特点？
2.小车的运动规律？
3.如何求加速度？
4.如果这些点不在一条直线上，怎么办？
问题思考：
【题后小结】：求小车加速度的方法
方法1.取任意两组数据求出Δv和Δt，然后代入Δv／Δt求解。
方法2.在v—t图象上取一段时间Δt（尽量取大一些），找出两个时刻对应的纵坐标值求出Δv，代入Δv／Δt求解。
哪一种方法更好？
（画图时让不在直线上的点尽可能均匀地分布在直线两侧，就是为了使偏大或偏小的误差尽可能地抵消，所以图象也是减小误差的一种手段，也就是说应该用图象上的点，而不是用实验所得到的数据）
五、实验结论:
1、小车的速度随时间的增加而均匀增加。
2、小车速度随时间逐渐增大；相同时间里，速度增量相同。
你能用自己的语言描述小车速度随时间变化的规律吗？
问题思考：
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
课堂练习
谢谢聆听
