2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修1 第2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(2)课件

一、实验目的(1)进一步练习使用打点计时器及利用纸带求速度.(2)学会用实验探究小车速度随时间变化的规律的方法,学会用v－t图像处理实验数据.二、实验原理利用打点计时器打出的纸带上记录的数据,计算出各时刻的速度,再作出速度—时间的关系图像.(1)某点的瞬时速度一般用一小段时间内的平均速度代替.(2)若v－t图像为一倾斜直线,则物体做匀变速直线运动,图线的斜率表示加速度.\n三、实验器材打点计时器、学生电源、复写纸、纸带、导线、一端带有滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、刻度尺、坐标纸.\n四、实验步骤(1)如图2－1－1所示,把附有滑轮的长木板放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面,把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端,连接好电路.图2－1－1\n(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.(3)把小车停在靠近打点计时器处,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系列小点.关闭电流.(4)换上新的纸带,重复实验两次.(5)增减所挂钩码,按以上步骤再做两次实验.\n五、数据处理1．表格法(1)从几条纸带中选择一条比较理想的纸带,舍掉开始一些比较密集的点,在后面便于测量的地方找一个开始点,作为计数始点,以后依次每五个点取一个计数点,并标明0、1、2、3…,测量各计数点到0点的距离x,并记录填入表中.位置编号012345时间t/sx/mv/(m·s－1)\n(2)分别计算出与所求点相邻的两计数点之间的距离Δx1、Δx2、Δx3….(3)计算平均速度,用平均速度代替相关计数点的瞬时速度,填入上面的表格中.(4)根据表格中的数据,分析速度随时间怎么变化.\n2．图像法(1)在坐标纸上建立直角坐标系,横轴表示时间,纵轴表示速度,并根据表格中的数据在坐标系中描点.(2)画一条直线,让这条直线通过尽可能多的点,不在线上的点均匀分布在直线的两侧,偏差比较大的点忽略不计,如图2－1－2所示.(3)观察所得到的直线,分析物体的速度随时间的变化规律.图2－1－2\n六、注意事项(1)开始释放小车时,应使小车靠近打点计时器.(2)先接通电源,等打点稳定后,再释放小车.(3)打点完毕,立即断开电源.(4)选取一条点迹清晰的纸带,适当舍弃点密集部分,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等于多少秒.\n(5)牵引小车的钩码质量要适宜.如果质量过大,纸带上打出的计时点太少；如果质量过小,打出的点过于密集,不便于测量距离.(6)要防止钩码落地,避免小车跟滑轮相碰,当小车到达滑轮前及时用手按住.(7)在坐标纸上画v－t图像时,注意坐标轴单位长度的选取,应使图像尽量分布在较大的坐标平面内.\n七、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,从而计算出的瞬时速度有误差.(3)作v－t图像时单位选择不合适或人为作图不准确带来误差.\n[例1]在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,利用打点计时器在纸带上打的点记录小车的运动情况.某同学做此实验时步骤如下：A．拉住纸带,将小车移至靠近打点计时器处,放开纸带,再接通电源.B．将打点计时器固定在长木板上,并接好电路.C．把一条绳拴在小车上,细绳跨过定滑轮,下面挂上适当的钩码.\nD．小车停止运动后,直接取下纸带.E．将纸带固定在小车尾部,并穿过打点计时器的限位孔.F．换上新纸带,重复操作三次,然后从所有纸带中选取一条点迹清晰的进行数据处理.其中错误或遗漏的步骤有：(1)_________________________________________；(2)_________________________________________.将以上步骤完善后按合理的顺序填写在下面横线上.______________________________________________.\n[解析]实验过程中应先接通电源,再放开纸带,取纸带前应先断开电源,所以错误操作是步骤A、D.错误操作：(1)A选项中应先接通电源,再释放纸带；(2)D选项中取纸带前应先断开电源.合理顺序：BECADF.[答案]见解析\n[例2]在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,如图2－1－3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.图2－1－3\n(1)根据________________计算各点瞬时速度,且vD＝________m/s,vC＝________m/s,vB＝________m/s.(2)在如图2－1－4所示坐标系中画出小车的v－t图线,并根据图线求出a＝________.图2－1－4(3)将图线延长与纵轴相交,交点的物理意义是_____________________________________________________.\n\n\n(3)将图线延长后,与纵轴的交点的速度表示零时刻小车经过A点的速度大小.[答案](1)某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度3.902.641.38(2)图像见解析12.6m/s2(3)表示零时刻小车经过A点的速度大小\n[例3]在用打点计时器“研究物体的速度随时间的变化规律”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,形成如图2－1－5所示的图像,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.以下说法不正确的是()\n图2－1－5A．图甲表示物体做匀速直线运动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\n[答案]B