2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修1 第2章勻變速直線運動的研究第1節(jié)實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律(3)課件

1、2.1 實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律第二章 勻變速直線運動的研究一、實驗目的1進一步練習使用打點計時器2利用v-t圖象處理數據,并據此判斷物體的運動性質3能根據實驗數據求加速度二、實驗原理1利用打點計時器所打紙帶的信息,代入計算式vn ,即用以n點為中心的一小段位移的平均速度代替n點的瞬時速度2用描點法作出小車的vt圖象,根據圖象的形狀判斷小車的運動性質若所得圖象為一條傾斜直線則表明小車做勻變速直線運動3利用v t圖象求出小車的加速度三、實驗器材打點計時器、一端附有定滑輪的長木板、小車、紙帶、細繩、鉤碼、刻度尺、導線、交流電源一、實驗步驟1如圖所示,把附有滑輪的長木板放在實驗桌上,并使滑

2、輪伸出桌面,把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端,連接好電路2把一條細繩拴在小車上,使細繩跨過滑輪,下邊掛上鉤碼,把紙帶穿過打點計時器,并把紙帶的一端固定在小車的后面3把小車停在靠近打點計時器處,接通電源后,釋放小車,讓小車拖著紙帶運動,打點計時器就在紙帶上打下一列小點4換上新的紙帶,重復實驗三次5測出的a發(fā)生變化,本章研究v與t的關系,應使a不變,變化G使a變化很大二、數據處理1表格法(1)從三條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶,舍掉開始一些比較密集的點,在后面便于測量的地方找一個點,作為計數始點,以后依次每五個點取一個計數點,并標明0、1、2、3、4如圖所示位置123456長度x1x2x3

3、x4x5x6各段長度0213243546時間間隔v/(ms1)(2)依次測出01、02、03、04的距離x1、x2、x3、x4填入表中.2圖象法(1)在坐標紙上建立直角坐標系,橫軸表示時間,縱軸表示速度,并根據表格中的數據在坐標系中描點(2)畫一條直線,讓這條直線通過盡可能多的點,不在線上的點均勻分布在直線的兩側,偏差比較大的點忽略不計,如圖所示(3)觀察所得到的直線,分析物體的速度隨時間的變化規(guī)律(4)根據所畫v-t圖象求出小車運動的加速度a .三、誤差分析1木板的粗糙程度不同,摩擦不均勻2根據紙帶測量的位移有誤差,從而計算出的瞬時速度有誤差3作v-t圖象時單位選擇不合適或人為作圖不準確帶來

4、誤差四、注意事項1開始釋放小車時,應使小車靠近打點計時器2先接通電源,等打點穩(wěn)定后,再釋放小車3打點完畢,立即斷開電源4選取一條點跡清晰的紙帶,適當舍棄點跡密集部分,適當選取計數點(注意計數點與計時點的區(qū)別),弄清楚所選的時間間隔T等于多少秒5要防止鉤碼落地,避免小車跟滑輪相碰,當小車到達滑輪前及時用手按住6要區(qū)分打點計時器打出的計時點和人為選取的計數點,一般在紙帶上每隔4個點取一個計數點,即時間間隔為t0.025 s0.1 s.7在坐標紙上畫v-t圖象時,注意坐標軸單位長度的選取,應使圖象盡量分布在較大的坐標平面內類型一實驗操作的合理性【典例1】在研究勻變速直線運動的實驗中,某同學操作以下實

5、驗步驟,其中錯誤或遺漏的步驟有(遺漏步驟可編上序號G、H)()A拉住紙帶,將小車移至靠近打點計時器處放開紙帶,再接通電源B將打點計時器固定在平板上,并接好電路C把一條細繩拴在小車上,細繩跨過定滑輪,下面吊著適當重的鉤碼D取下紙帶E將平板一端抬高,輕推小車,使小車能在平板上做勻速運動F將紙帶固定在小車尾部,并穿過打點計時器的限位孔(1)所列步驟中有錯誤的是_(2)遺漏的步驟是_(3)將以上步驟完善后寫出合理的步驟順序是_解析：(1)步驟A中應先通電,再放紙帶,順序不能顛倒；D中取下紙帶前應先斷開電源；E中操作時應不掛鉤碼(2)遺漏的步驟G：換上新紙帶,重復實驗三次(3)步驟完善后,合理的實驗步驟

6、順序為：BFECADG.答案：(1)A中應先通電,再放紙帶；D中取下紙帶前應先斷開電源；E中操作時應不掛鉤碼(2)G：換上新紙帶,重復實驗三次(3) BFECADG類型二實驗數據的分析處理【典例2】在用電火花計時器“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中,圖甲是一次記錄小車運動情況的紙帶,圖中A、B、C、D、E為相鄰的計數點,相鄰計數點間還有四個點未畫出(電源頻率為50 Hz)(1)根據運動學有關公式可求得vB1.38 m/s,vC_m/s,vD3.90 m/s(保留三位有效數字)(2)利用求得的數值在圖乙所示坐標紙上作出小車的 v-t 圖象(從打A點時開始計時),利用紙帶上的數據求出小車運動

7、的加速度a_m/s2(保留三位有效數字)(3)將圖線延長與縱軸相交,交點的縱坐標是0.12 m/s,此交點的物理意義是_類型三實驗創(chuàng)新應用【典例3】在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中,打點計時器接在50 Hz的低壓交流電源上,某同學在打出的紙帶上每5個點取一個計數點,共取了A、B、C、D、E、F六個計數點(每相鄰兩個計數點間的四個點未畫出),如圖所示從每一個計數點處將紙帶剪開分成五段(分別為a、b、c、d、e段),將這五段紙帶由短到長緊靠但不重疊地粘在xOy坐標系中,如圖所示.(1)請你在xOy坐標系中用最簡潔的方法作出能表示v-t 關系的圖線(在圖中作答),并指出哪個軸相當于v軸_.(2)從第一個計數點開始計時,為了求出0.15 s時刻的瞬時速度,需要測出哪一段紙帶的長度_(3)若測得a段紙帶的長度為2.0 cm,e段紙帶的長度為10.0 cm,則可求出加速度的大小為_m/s2.解析： (1)以紙帶寬度為時間單位0.1 sx軸相當于t軸,y軸相當于v軸,每段紙帶上端中點的縱坐標相當于這段時間中間時刻