實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律課件-2024-2025學(xué)年高一上學(xué)期物理人教版（2019）必修第一冊(cè)

人教版

必修第一冊(cè)2.1實(shí)驗(yàn):探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律第二章勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究1.需要測(cè)量哪些物理量？2.選用哪些器材？3.如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)？思考交流電源、復(fù)寫紙、刻度尺、坐標(biāo)紙打點(diǎn)計(jì)時(shí)器紙帶小車細(xì)繩一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板槽碼實(shí)驗(yàn)器材1.利用紙帶計(jì)算瞬時(shí)速度：以紙帶上某點(diǎn)為中間時(shí)刻取一小段位移，用這段位移的平均速度表示這點(diǎn)的瞬時(shí)速度。2.用v－t圖像表示小車的運(yùn)動(dòng)情況：以速度v為縱軸、時(shí)間t為橫軸，建立直角坐標(biāo)系，用描點(diǎn)法畫出小車的v－t圖像，圖線的傾斜程度表示加速度的大小，如果v－t圖像是一條傾斜的直線，說(shuō)明小車的速度是均勻變化的，加速度是恒定的。實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)步驟1.把一端帶有定滑輪的長(zhǎng)木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面．

木板上放一個(gè)可以左右移動(dòng)的小車，小車一端連接穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

的紙帶，另一端連接繞過(guò)滑輪系有槽碼的細(xì)繩。2.把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置．先啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，后放開(kāi)小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一行小點(diǎn)．隨后立即關(guān)閉電源。3.換上新紙帶，并增減所掛槽碼(或在小車上放置重物)，再做兩次實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)步驟注意事項(xiàng)1.固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)限位孔處在長(zhǎng)木板的中央位置并正對(duì)小車后的紙帶夾；調(diào)整滑輪使細(xì)繩與木板平行。2.先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后，再釋放小車，釋放小車時(shí)，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，打點(diǎn)結(jié)束后立即關(guān)閉電源。3.實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意保護(hù)小車及滑輪，當(dāng)小車到達(dá)滑輪前及時(shí)用手按住它，防止小車從板上掉下來(lái)。4.小車另一端所掛的鉤碼個(gè)數(shù)要適當(dāng)，避免加速度過(guò)大而使紙帶上打的點(diǎn)太少，或加速度太小使各段位移無(wú)法區(qū)別，從而使誤差增大。5.盡量選用表面光滑的木板。例1.在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，(1)下列給出的器材中，有一部分已經(jīng)選好了，請(qǐng)選出還需要的器材．A．電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器B．天平C．低壓交變電源D．低壓直流電源E．細(xì)繩和紙帶F．槽碼和小車G．秒表H．一端有滑輪的長(zhǎng)鋁板Ι.刻度尺選出的器材有AEFH，還需要________．C、I(2)某同學(xué)按照以下步驟進(jìn)行操作：A．換上紙帶重復(fù)做三次，選擇一條較為理想的紙帶；B．將電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)鋁板上沒(méi)有滑輪的一端，接上電源；C．把小車停在靠近電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的地方，先放開(kāi)小車，再啟動(dòng)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；D．?dāng)嚅_(kāi)電源，取下紙帶；E．把一條細(xì)繩拴在小車前端，繩跨過(guò)滑輪掛上槽碼，把紙帶固定在小車后端并讓紙帶穿過(guò)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器．以上步驟有錯(cuò)誤的是________，應(yīng)更正為_(kāi)_________________________；步驟合理的順序是________(填步驟前的字母)．C先啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器再放開(kāi)小車BECDA數(shù)據(jù)處理舍掉紙帶開(kāi)頭一些過(guò)于密集的點(diǎn)，找一個(gè)適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)。一般選擇每五個(gè)點(diǎn)（相隔四個(gè)點(diǎn)）為一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔用T表示。若交變電源頻率為50Hz，則T＝0.1s。不要分段測(cè)量各段距離，應(yīng)盡可能地一次測(cè)量完畢(可統(tǒng)一量出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到計(jì)時(shí)起點(diǎn)的距離)。注意事項(xiàng)1.處理紙帶平均速度：2.計(jì)算瞬時(shí)速度位置編號(hào)0123456...時(shí)間t/s00.10.20.30.40.50.6......3.記錄數(shù)據(jù)4.畫v-t圖像(1)在坐標(biāo)紙上建立直角坐標(biāo)系，橫軸表示時(shí)間，縱軸表示速度。選取合適的單位長(zhǎng)度并根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)，使圖像大致布滿坐標(biāo)紙。(2)畫一條直線，讓這條直線通過(guò)盡可能多的點(diǎn)，不在直線上的點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，偏差比較大的點(diǎn)忽略不計(jì)。（1）如果畫出來(lái)的v-t圖像是一條傾斜的直線，說(shuō)明小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。（2）圖線的延長(zhǎng)線與縱軸的交點(diǎn)表示開(kāi)始計(jì)時(shí)時(shí)小車的初速度。（3）圖線的延長(zhǎng)線與橫軸的交點(diǎn)表示計(jì)時(shí)開(kāi)始一段時(shí)間后小車才開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。5.觀察圖像6.求加速度方法1:取任意兩組數(shù)據(jù)求出Δv和Δt，然后代入Δv／Δt求解。方法2:在v—t圖象上取一段時(shí)間Δt（盡量取大一些），找出兩個(gè)時(shí)刻對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)值求出Δv，代入Δv／Δt求解。哪一種方法更好？畫圖時(shí)讓不在直線上的點(diǎn)盡可能均勻地分布在直線兩側(cè)，就是為了使偏大或偏小的誤差盡可能地抵消，所以圖象也是減小誤差的一種手段。方法二更好，誤差小。計(jì)算方式：找圖像上相距較遠(yuǎn)的兩個(gè)點(diǎn)用公式計(jì)算(1)電源頻率不穩(wěn)定導(dǎo)致計(jì)時(shí)誤差。(2)木板粗糙程度不同，摩擦不均勻。(3)紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)間測(cè)量的距離存在誤差,讀數(shù)時(shí)，眼睛要正對(duì)點(diǎn)和刻度尺。(4)v-t圖像中，單位選擇不準(zhǔn)確或作圖不準(zhǔn)確帶來(lái)誤差。實(shí)驗(yàn)誤差例2.在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在50Hz的低壓交流電源上，某同學(xué)在打出的紙帶上每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)2計(jì)數(shù)點(diǎn)，共取了A、B、C、D、E、F六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)。從每一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)處將紙帶剪開(kāi)分成五段（分別為a、b、c、d、e段），將這五段紙帶下端對(duì)齊，由短到長(zhǎng)不重疊的貼在坐標(biāo)軸上，最后將紙條中心連接起來(lái)，得到v-t圖像，如圖所示。(1)圖像中哪個(gè)表示v軸、t軸，這樣做有道理嗎，說(shuō)說(shuō)你的看法。X軸表示t軸、Y軸表示v軸。剪下紙條長(zhǎng)度表示0.1s

時(shí)間內(nèi)位移的大小，由于時(shí)間間隔相同，所以紙條

長(zhǎng)度可以認(rèn)為表示單位時(shí)間的位移即速度。等效思想(2)從第一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)開(kāi)始計(jì)時(shí)，為了求出0.15s時(shí)刻的瞬時(shí)速度，需要測(cè)出哪一段紙帶的長(zhǎng)度？(3)若測(cè)得a段紙帶長(zhǎng)度為2.0cm，e段紙帶長(zhǎng)度為10.0cm，則可求出加速度大小是多少？解析（2）b段

（3）例3.某同學(xué)在“探究小車運(yùn)動(dòng)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄被小車拖動(dòng)的紙帶的運(yùn)動(dòng)情況，在紙帶上確定A、B、C、D、E、F、G共7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，其相鄰點(diǎn)間的距離如圖甲所示，每?jī)蓚€(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.1s。(1)若從紙帶上打A點(diǎn)的時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)，將B、C、D、E、F各個(gè)時(shí)刻的瞬時(shí)速度標(biāo)在坐標(biāo)紙上，并畫出小車的瞬時(shí)速度隨時(shí)間變化的關(guān)系圖線。(2)計(jì)算加速度的大小是多少？（計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù)）解：(1)（2）選取(0,0.32)、（0.4,0.64）例4.在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中：(1)下列儀器需要用到的有________．(2)某同學(xué)進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)操作步驟，其中有錯(cuò)誤的步驟是________．A．將電火花計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板的一端，并接在220V交變電源上B．將紙帶固定在小車尾部，并穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔C．把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過(guò)定滑輪，下面吊著適當(dāng)重的槽碼D．將小車移到靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端后，放開(kāi)小車，然后接通電源ABD(3)在實(shí)驗(yàn)中得到一條如圖所示的紙帶，已知電源頻率為50Hz，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.1s，測(cè)量出x5＝4.44cm、x6＝4.78cm，則打下F點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度v＝_____m/s.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(4)若實(shí)驗(yàn)時(shí)電源頻率大于50Hz，而做實(shí)驗(yàn)的同學(xué)并不知道，則打下F點(diǎn)時(shí)小車的實(shí)際速度_