實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律 高一上物理人教版（2019）必修一

2.1探究小車速度隨時間變化規(guī)律【學習目標】1.進一步練習使用打點計時器.2.會利用平均速度求瞬時速度.3.會利用v－t圖象處理實驗數(shù)據(jù)，并由圖象計算小車的加速度和判斷小車的運動情況.觀察小汽車的啟動過程思考問題：1.猜想小汽車做的是什么運動？2.請同學來描述的小汽車運動；（用語言來描述）3.請學生用圖象來描述，并進行展示；4.物體的運動可以用語言來描述，也可以用圖象來描述。

哪種方法更好？

本節(jié)課通過打點計時器等實驗儀器來探究小車速度隨時間變化的規(guī)律及用圖象描述運動規(guī)律1：打點計時器可以測量什么物理量?2：通過打點的紙帶可以間接測量什么物理量？兩點間的平均速度某點的瞬時速度加速度時間思考問題：根據(jù)紙帶上給出的數(shù)據(jù)，求2、4兩點的速度和紙帶運動的加速度。尋求一種運動的特點和規(guī)律，一般要從某個具體事例開始。要探究一個物體的運動隨時間變化的規(guī)律，必須知道物體在不同時刻的速度，直接測量瞬時速度是比較困難的，我們可以借助打點計時器先記錄物體在不同時刻的位置，再通過對紙帶的分析，計算得到各個時刻的瞬時速度。通過對數(shù)據(jù)的分析探究物體的運動隨時間變化的規(guī)律7實驗基礎(chǔ)梳理實驗目的1．鞏固打點計時器的使用、紙帶數(shù)據(jù)處理和測量瞬時速度的方法。2．通過實驗探究，體驗如何從實驗中獲取數(shù)據(jù)，學會利用圖像處理實驗數(shù)據(jù)的科學方法。3．知道小車在重物牽引下運動速度隨時間變化的規(guī)律。實驗原理1．利用紙帶計算瞬時速度：以紙帶上某點為__________取一小段位移，用這段位移的平均速度表示這點的__________。2．用v－t圖像表示小車的運動情況：以速度v為____軸、時間t為____軸建立直角坐標系，用描點法畫出小車的v－t圖像，圖線的______表示加速度的大小，如果v－t圖像是一條傾斜的直線，說明小車的速度是______變化的。中間時刻瞬時速度縱橫斜率均勻?qū)嶒灧桨复螯c計時器測量速度和時間本槽碼牽引小車在長木板上運動實驗器材打點計時器、學生電源、復寫紙、紙帶、導線、一端帶有滑輪的長木板、小車、細繩、槽碼、刻度尺、坐標紙。實驗步驟1．如圖所示，把一端帶有滑輪的長木板平放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面，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，下邊掛上合適的槽碼，放手后，看小車能否在木板上平穩(wěn)地加速滑行，然后把紙帶穿過打點計時器，并把紙帶的另一端固定在小車后面。3．把小車停在靠近打點計時器處，先啟動計時器，后釋放小車，讓小車拖著紙帶運動，于是打點計時器就在紙帶上打下一行小點。隨后，立即關(guān)閉電源。4．增減所掛的槽碼(或在小車上放置重物)，更換紙帶，再做兩次實驗。實驗步驟演示紙帶計時起點的選擇：選取點跡清晰的紙帶，舍掉開頭過于密集的點，從清楚的點開始，

每五個計時點取一個計數(shù)點（每隔四個計時點取一個計數(shù)點）依次標號為0、1、2、3、4、5…….測量各計數(shù)點到0點的距離x。過于密集/不清晰的點數(shù)據(jù)處理x1x2x3x4x5計數(shù)點瞬時速度的求法取該計數(shù)點相鄰兩計數(shù)點，算出此段的平均速度，該點的瞬時速度近似等于此段的平均速度。例如：求3這個計數(shù)點的速度

（注意估讀、單位以及有效數(shù)字）。把各計數(shù)點的瞬時速度，填入表1中標有“v1

”

的一行。同理，計算增減槽碼后兩次實驗的速度，分別填入表1中標有“v2”

和“v3”

的兩行內(nèi)。位置012345時間/s00.10.20.30.40.5v1/m·s-1v2/m·s-1v3/m·s-1數(shù)據(jù)分析位置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？數(shù)據(jù)分析的兩種辦法：1、列表法。2、圖像法（v-t圖像）在表格中我們只能粗略得知紙帶在有些間斷的點的速度.要想形象的了解紙帶的速度變化規(guī)律我們還要借助于圖象。t/s00.10.20.30.40.50.21.00.80.60.4v/(m·s-1)建立坐標系（橫坐標時間,縱坐標瞬時速度）從點的分布看：這些點應該在一條直線上。畫出一條直線，讓盡可能多的點處在這條直線上，其余均勻分布，去掉偏差太大的點。做v-t圖像：1、圖像特點：直觀、形象2、作圖步驟實驗結(jié)論你能描述小車速度隨時間變化的規(guī)律嗎？1、小車的速度隨時間的增加而均勻增加2、小車速度隨時間逐漸增大；相同時間里，速度增量相同……3、小車v-t

圖線是一條斜直線誤差分析1．長木板粗糙程度不均勻。2．交流電頻率不穩(wěn)定引起系統(tǒng)誤差。3．根據(jù)紙帶測量的位移有誤差（偶然誤差），導致計算出的瞬時速度有誤差。4．作v-t圖像時單位長度選取不合適或人為作圖不準確帶來誤差。例1．在做探究勻變速直線運動的實驗中：（1）給你以下器材：打點計時器、電池組、紙帶、復寫紙、停表、天平(帶砝碼)、小車、鉤碼、細繩、一端帶有定滑輪的長木板．其中不需要的器材是______、________、________，還需要增添的器材有________、________________和_________。

電池組停表天平導線低壓交流電源刻度尺（2）按照實驗進行的先后順序，將下列步驟的代號填在橫線上__________。A.把穿過打點計時器的紙帶固定在小車的后面B.把打點計時器固定在長木板的沒有滑輪的一端，并連好電路C.換上新的紙帶，再重復做兩次D.把長木板平放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面E.使小車停在靠近打點計時器處，接通電源，放開小車，讓小車運動F.把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，下邊吊著合適的鉤碼G.斷開電源，取下紙帶DBFAEGC例2.在做“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗時，某同學得到一條用打點計時器打下的紙帶，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G等7個計數(shù)點（每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個打下的點沒有畫出），他把一毫米刻度尺放在紙帶上，如圖所示。（1）按照有效數(shù)字的讀數(shù)規(guī)則讀出相鄰計數(shù)點AB、BC、CD、DE、EF間的距離x1、x2、x3、x4、x5，他們依次是_______cm、______cm、_______cm、_______cm、_______cm。0.601.001.401.802.20（2）由以上數(shù)據(jù)計算打點計時器在打B、C、D、E各點時，物體的瞬時速度依次是______m/s、______m/s、______m/s、_______m/s。0.120.160.200.08O

t/sv/(m·s-1)（3）根據(jù)（2）中得到的數(shù)據(jù)，依次在如圖所示的坐標系中，用作v-t圖象的方法，根據(jù)圖象求物體的加速度a0.10.20.30.40.50.250.200.150.100.05····拓展選擇一條點跡清晰的紙帶，標上計數(shù)點，然后將紙帶每隔相同時間間隔從計數(shù)點處剪下，連續(xù)剪下4～5段，分別排列在預先畫好坐標系的白紙上，排列時要求底邊對齊。如圖所示，紙帶的排列成“階梯”狀。那么，請你討論這樣處理能不能反映物體的運動規(guī)律？利用粘貼紙帶反映物體的運動規(guī)律用計算機繪制v-t圖像

借助常用的數(shù)表軟件，可以迅速、準確地根據(jù)表中的數(shù)據(jù)作出v-t圖像，甚至能夠?qū)懗鰣D像所代表的公式。下面一WPS表格軟件為例作簡要說明，有興趣的同學可以試一試。

在WPS表格軟件工作簿的某一列的單元格中依次輸入測量時間