【物理】實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律課件 2023-2024學年高一上學期物理人教版（2019）必修第一冊

人教版(2019)必修第一冊物理高中2.1實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律導入新課不論是滑雪還是滑冰，運動員的速度一般都是在不斷變化的，那么運動員的速度、位移隨時間的變化有什么樣的規(guī)律呢？其身正，不令而行；其身不正，雖令不從交流討論利用實驗室提供的實驗器材完成實驗時，如圖所示，在重物牽引下沿水平桌面運動的小車。1.其速度隨時間是如何變化的？速度增加2.這樣的加速運動有何特點？3.你是否能利用上一章所學的打點計時器設(shè)計一個實驗，測量一下上述物體的運動速度并找出他們的運動規(guī)律？創(chuàng)設(shè)情境提出問題其身正，不令而行；其身不正，雖令不從位置0123456時間t/s00.10.20.30.40.50.6v/（m·s-1）／0.450.600.740.891.031.19實驗測得一組數(shù)據(jù)如下數(shù)據(jù)分析你能否從表格中的數(shù)據(jù)看出小車速度隨時間變化的定量關(guān)系？如果不能，怎么辦？其身正，不令而行；其身不正，雖令不從0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.50.61.21.00.80.60.40.2t/sv/(m·s-1)位置0123456時間t/s00.10.20.30.40.50.6v/（m·s-1）／0.450.600.740.891.031.19實驗測得一組數(shù)據(jù)如下，請畫出對應的v-t圖像。描點時要力求準確，點不要描得過于粗大。請觀察，這些點的分布有什么規(guī)律？應該選擇什么線將這些點擬合起來？怎樣擬合？其身正，不令而行；其身不正，雖令不從二、典例探究分析【例1】在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，(1)下列給出的器材中，有一部分已經(jīng)選好了，請選出還需要的器材。A．電磁打點計時器 B．天平 C．低壓交變電源D．低壓直流電源 E．細繩和紙帶 F．槽碼和小車G．秒表 H．一端有滑輪的長木板 I．刻度尺選出的器材有AEFH，還需要________。解析(1)在本實驗中，不需要測量小車和槽碼的質(zhì)量，因此不需要天平，電磁打點計時器使用的是低壓交變電源，因此不需要直流電源，同時電磁打點計時器記錄了小車的運動時間，因此不需要秒表。測量點跡間的距離需要刻度尺，所以還需要的器材是C、I。C、I探究1實驗原理與操作其身正，不令而行；其身不正，雖令不從1.實驗目的：（1）進一步練習打點計時器的使用、紙帶數(shù)據(jù)的處理和瞬時速度的測量方法。（2）用打點計時器研究小車在重物牽引下的運動，探究小車速度隨時間變化的規(guī)律。（3）能運用v-t圖像探究小車速度隨時間變化的規(guī)律。梳理深化創(chuàng)設(shè)情境提出問題其身正，不令而行；其身不正，雖令不從2.實驗原理：（1）利用打點計時器打出的紙帶，用

計算出小車各時刻的瞬時速度。（2）根據(jù)表格數(shù)據(jù)，利用描點法作出小車的v-t圖象，利用圖象找出小車的速度隨時間變化的規(guī)律（3）利用v-t圖像計算小車的加速度創(chuàng)設(shè)情境提出問題梳理深化其身正，不令而行；其身不正，雖令不從(2)某同學按照以下步驟進行操作：A．換上紙帶重復做三次，選擇一條較為理想的紙帶；B．將電磁打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，接上電源；C．把小車停在靠近電磁打點計時器的地方，先放開小車，再啟動電磁打點計時器；D．斷開電源，取下紙帶；E．把一條細繩拴在小車前端，繩跨過滑輪掛上槽碼，把紙帶固定在小車后端并讓紙帶穿過電磁打點計時器。以上步驟有錯誤的是________(填步驟前的字母)，應更正為__________________；步驟合理的順序是_____________(填步驟前的字母)。解析(2)以上步驟有錯誤的是C，應先啟動電磁打點計時器，再放開小車。根據(jù)組裝器材、進行實驗、數(shù)據(jù)處理的順序，操作步驟順序為：BECDA。答案(1)C、I

(2)C先啟動電磁打點計時器，再放開小車BECDAC先啟動電磁打點計時器，再放開小車BECDA其身正，不令而行；其身不正，雖令不從1.請列出實驗器材并說明它們在實驗中的作用？如何安裝儀器？2.主要的實驗步驟有哪些？交流討論制訂方案設(shè)計實驗其身正，不令而行；其身不正，雖令不從2.實驗步驟：（1）把一端附有滑輪的長木板平放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面。（2）把打點計時器固定在長木板上遠離滑輪的一端，連接好電路。（3）把紙帶穿過打點計時器，并將紙帶的一端固定在小車的后面。把一

條細繩拴在小車上，使細繩跨過滑輪，下邊掛上合適的鉤碼，放手

后看小車是否能在木板上做平穩(wěn)的加速運動。（4）先接通電源，然后放開小車，讓小車拖著紙帶運動，打完一條后立

即關(guān)閉電源。取下紙帶，換上新紙帶，重復實驗三次。1.實驗器材：小車，細繩，鉤碼，一端附有定滑輪的長木板，電磁打點

計時器，低壓交流電源，導線若干，紙帶，刻度尺。梳理深化制訂方案設(shè)計實驗其身正，不令而行；其身不正，雖令不從【訓練1】關(guān)于“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗操作，下列說法不正確的是(

)A．長木板不能側(cè)向傾斜，但可適當一端高一端低B．牽引小車的槽碼個數(shù)越多越好C．應先接通電源，待計時器打點穩(wěn)定后再釋放小車D．要在小車到達定滑輪前使小車停止運動B其身正，不令而行；其身不正，雖令不從1.實驗操作過程中有哪些注意事項？交流討論分組實驗采集數(shù)據(jù)其身正，不令而行；其身不正，雖令不從

思考①描出的點并非全分布在一條直線上，我們?yōu)槭裁从靡粭l直線擬合這些點？實驗中產(chǎn)生誤差是不可避免的，所以得到的點不可能嚴格地處在一條直線上，會有偏差。我們可以這樣認為，如果沒有誤差，這些點都分布在一條直線的概率非常大。所以我們選擇用直線擬合這些點。其身正，不令而行；其身不正，雖令不從1．注意事項：（1）調(diào)節(jié)滑輪的高度，使得細繩要與長木板板面平行（2）適當選取鉤碼個數(shù)，避免小車的速度過大或過小。（3）小車應由緊靠打點計時器處開始釋放，便于打出更多的點。（4）先接通電源，打點計時器穩(wěn)定后再釋放小車。（5）在小車撞擊長木板末端前應及時用手擋住小車、接著掛鉤，避免

發(fā)生撞擊。梳理深化分組實驗采集數(shù)據(jù)其身正，不令而行；其身不正，雖令不從五、數(shù)據(jù)處理1．紙帶的選取與測量(1)在三條紙帶中選擇一條點跡最清晰的紙帶。(2)為了便于測量，一般舍掉紙帶開頭一些過于密集的點跡，找一個適當?shù)狞c作計時起點(0點)。(3)每5個點(相隔0.1s)取1個計數(shù)點進行測量(如圖所示，相鄰兩點中間還有4個點未畫出)。(4)采集數(shù)據(jù)的方法：不要直接去測量兩個計數(shù)點間的距離，而是要量出各個計數(shù)點到計時零點的距離d1、d2、d3、…然后再算出相鄰的兩個計數(shù)點的距離x1＝d1；x2＝d2－d1；x3＝d3－d2；x4＝d4－d3；…其身正，不令而行；其身不正，雖令不從2．瞬時速度的計算(2)設(shè)計表格并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。v3/(m·s－1)v2/(m·s－1)v1/(m·s－1)0.50.40.30.20.10時間t/s543210位置編號其身正，不令而行；其身不正，雖令不從2.在測量和數(shù)據(jù)處理中可能產(chǎn)生哪些誤差？如何減小或者避免這些誤差？3.實際測量中，通常每隔四個計時點選一個點作為計數(shù)點進行測量，請說明這樣做的原因。交流討論分組實驗采集數(shù)據(jù)其身正，不令而行；其身不正，雖令不從

選擇一條較理想的紙帶，用平均速度代替瞬時速度的方法得到各計數(shù)點的瞬時速度。0123Δx0Δx1Δx2Δx3位置012345時間/s00.10.20.30.40.5v1/ms-1v2/ms-1v3/ms-1其身正，不令而行；其身不正，雖令不從在“研究勻變速直線運動”的實驗中，某同學得到一條用打點計時器打下的紙帶，并在其上取了O，A，B，C，D，E，F(xiàn)共7個計數(shù)點(圖中每相鄰兩個記數(shù)點間還有四個打點計時器打下的點未畫出)，如實圖1-6所示．打點計時器接的是50Hz的低壓交流電源．他將一把毫米刻度尺放在紙帶上，其零刻度和記數(shù)點O對齊，從刻度尺上直接讀取數(shù)據(jù)記錄在表中．其身正，不令而行；其身不正，雖令不從六、注意事項1．開始放開小車時，應使小車靠近打點計時器。2．先啟動打點計時器，等打點穩(wěn)定后，再放開小車。3．打點完畢，立即關(guān)閉電源。4．選取一條點跡清晰的紙帶，舍掉開頭點跡密集部分，選取適當?shù)挠嫈?shù)點(注意計數(shù)點與計時點的區(qū)別)，弄清楚所選的時間間隔T等于多少。5．不要分段測量各段距離，應盡可能地一次測量完畢(可統(tǒng)一量出各計數(shù)點到計時起點的距離)。6．在坐標紙上畫v－t圖像時，注意坐標軸單位長度的選取，應使圖像大致布滿坐標紙。其身正，不令而行；其身不正，雖令不從1．采取下列哪些措施，有利于減小紙帶因受到的摩擦而產(chǎn)生的誤差(

)A．改用直流8V的電源B．電源電壓越低越好C．用平整的紙帶