實(shí)驗(yàn)：探究小車(chē)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)

§2.1實(shí)驗(yàn)：探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律第二章勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究知識(shí)回顧打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以測(cè)量什么物理量？位移、時(shí)間（測(cè)量位移與時(shí)間的儀器）位移——用刻度尺測(cè)量時(shí)間——兩點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶可以間接求什么物理量？可以求兩點(diǎn)間的平均速度→一點(diǎn)的瞬時(shí)速度→加速度知識(shí)回顧

【例】下圖為某次實(shí)驗(yàn)打出的一條紙帶，圖中標(biāo)出了各點(diǎn)到0點(diǎn)的距離，請(qǐng)求出打點(diǎn)2、點(diǎn)4的瞬時(shí)速度及物體運(yùn)動(dòng)的加速度。一、提出問(wèn)題

物體的運(yùn)動(dòng)通常是比較復(fù)雜的。放眼所見(jiàn)，物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律各不相同。我們?nèi)绾翁剿魑矬w運(yùn)動(dòng)所蘊(yùn)含的規(guī)律呢？

要探究一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)隨時(shí)間變化的規(guī)律，必須知道物體在不同時(shí)刻的速度，直接測(cè)量瞬時(shí)速度是比較困難的，我們可以借助打點(diǎn)計(jì)時(shí)器先記錄物體在不同時(shí)刻的位置，再通過(guò)對(duì)紙帶的分析，計(jì)算得到各個(gè)時(shí)刻的瞬時(shí)速度。二、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)需要哪些儀器？打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、學(xué)生電源、導(dǎo)線、試驗(yàn)小車(chē)、細(xì)繩、紙帶、復(fù)寫(xiě)紙、帶滑輪長(zhǎng)木板實(shí)驗(yàn)原理示意圖二、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)三、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)1．按照實(shí)驗(yàn)裝置圖，把一端帶有定滑輪的長(zhǎng)木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使定滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上沒(méi)有定滑輪的一端，連接好電路。2．木板上放一個(gè)可以左右移動(dòng)的小車(chē)，小車(chē)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。3．把小車(chē)停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置，啟動(dòng)計(jì)時(shí)器，然后放開(kāi)小車(chē)，讓它拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器會(huì)在紙帶上打下一行小點(diǎn)，隨后，立即關(guān)閉電源。4．增減所掛的槽碼(或在小車(chē)上放置重物)，更換紙帶，再做兩次實(shí)驗(yàn)。四、注意事項(xiàng)1．細(xì)繩應(yīng)該與長(zhǎng)木板的表面平行。2．為防止槽碼落地，且避免小車(chē)跟滑輪相碰，可在長(zhǎng)木板有滑輪的一端裝上帶彈簧的釘子(或橡皮泥)。3．開(kāi)始放開(kāi)小車(chē)時(shí)，應(yīng)使小車(chē)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。4．先啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，再放開(kāi)小車(chē)。5、打完一條紙帶后要立即關(guān)閉電源，再取下紙帶。五、數(shù)據(jù)處理問(wèn)題一：怎樣選取紙帶上的點(diǎn)？

開(kāi)頭過(guò)于密集的點(diǎn)舍掉，從清楚的點(diǎn)開(kāi)始,每隔五個(gè)間隔取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，(每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔是0.1s）。0123五、數(shù)據(jù)處理問(wèn)題二：如何計(jì)算出所取點(diǎn)的瞬時(shí)速度？

用求平均速度的方法來(lái)代替（用計(jì)算較準(zhǔn)確的平均速度來(lái)代替。01231.2cm1.6cm2.0cm2.4cm平均速度→瞬時(shí)速度（如何測(cè)△x）01231.2cm1.6cm2.0cm2.4cm位置0123時(shí)刻t/s0.000.100.200.30速度v/m·s-10.300.400.500.60五、數(shù)據(jù)處理問(wèn)題三：如何處理計(jì)算出來(lái)的數(shù)據(jù)？1、將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入設(shè)計(jì)好的表格中。五、數(shù)據(jù)處理問(wèn)題三：如何處理計(jì)算出來(lái)的數(shù)據(jù)？1、將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入設(shè)計(jì)好的表格中。2、根據(jù)所得數(shù)據(jù)，選擇合適的標(biāo)度建立坐標(biāo)系（讓圖象盡量分布在坐標(biāo)系平面的大部分面積）3、描點(diǎn)：觀察和思考點(diǎn)的分布規(guī)律。4、擬合：從點(diǎn)的分布可以有很大把握地說(shuō)這些點(diǎn)應(yīng)該在一條直線上，用直線擬合，讓盡可能多的點(diǎn)處在直線上，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)對(duì)稱(chēng)地分布在直線兩側(cè)。五、數(shù)據(jù)處理問(wèn)題三：如何處理計(jì)算出來(lái)的數(shù)據(jù)？v/m·s0.10-10.200.300.400.500.60t/s0.1000.200.30....v/m·s0.10-10.200.300.400.500.60t/s0.1000.200.30①②③圖像跟縱軸的交點(diǎn)表示什么？圖像的傾斜程度表示什么？三次實(shí)驗(yàn)在同一坐標(biāo)紙上可以作出三條直線，為什么傾斜程度不同？思考典例探究例1在“探究小車(chē)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)器在紙帶上打的點(diǎn)記錄了小車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況。某同學(xué)做此實(shí)驗(yàn)時(shí)的步驟如下：A．拉住紙帶，將小車(chē)移至靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，放開(kāi)紙帶，再接通電源；B．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上，并接好電路；C．把一條細(xì)繩拴在小車(chē)上，細(xì)繩跨過(guò)滑輪，下面掛上適當(dāng)?shù)牟鄞a；D．小車(chē)停止運(yùn)動(dòng)后，直接取下紙帶；E．將紙帶固定在小車(chē)尾部，并穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔F．換上新紙帶，再重復(fù)操作兩次，然后從各紙帶中選取一條點(diǎn)跡清晰的進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。(1)請(qǐng)指出其中錯(cuò)誤或有遺漏的步驟并改正：①_________________________________；②____________________________。(2)將以上步驟完善后，其合理的順序?yàn)開(kāi)_____________。A中應(yīng)先接通電源，再放開(kāi)紙帶D中取紙帶前應(yīng)先斷開(kāi)電源BECADF規(guī)范解答

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)先接通電源，再放開(kāi)紙帶；取紙帶前應(yīng)先斷開(kāi)電源，所以錯(cuò)誤或有遺漏的步驟是A、D。該實(shí)驗(yàn)步驟的合理順序?yàn)锽ECADF。例2某同學(xué)在“探究小車(chē)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)器記錄了被小車(chē)拖動(dòng)的紙帶的運(yùn)動(dòng)情況，在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，其相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖1所示，每?jī)蓚€(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接交流電源的頻率為50Hz。

(1)試根據(jù)紙帶上各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，計(jì)算出打下B、F兩個(gè)點(diǎn)時(shí)小車(chē)的瞬時(shí)速度，并將計(jì)算結(jié)果填入下表中(保留三位有效數(shù)字)。(2)以A點(diǎn)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，將B、C、D、E、F對(duì)應(yīng)各個(gè)時(shí)刻的瞬時(shí)速度標(biāo)在圖2的直角坐標(biāo)系中，并作出小車(chē)的瞬時(shí)速度隨時(shí)間變化的關(guān)系圖線。vBvCvDvEvF數(shù)值(m/s)0.4790.5600.6400.4000.721(3)由所作速度—時(shí)間圖像可得出的結(jié)論是：___________________________。(4)根據(jù)v-t圖像判斷，在打計(jì)數(shù)點(diǎn)A時(shí)，小車(chē)的速度vA＝________m/s。小車(chē)的速度隨時(shí)間均勻增加0.320(1)處理紙帶時(shí)，要分清計(jì)時(shí)點(diǎn)和計(jì)數(shù)點(diǎn)，搞清相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔T。(2)紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度近似等于以該點(diǎn)為中間時(shí)刻的前、后相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的平均速度。(3)作v-t圖像時(shí)，注意坐標(biāo)軸單位長(zhǎng)度的選取，使v、t數(shù)據(jù)點(diǎn)盡量分布在整個(gè)坐標(biāo)平面。(4)作圖時(shí)要先判斷圖像的大體走勢(shì)，然后用平滑曲線(包括直線)“擬合”坐標(biāo)系中的點(diǎn)，難以落在曲線上的點(diǎn)要大致均勻地分布在曲線兩側(cè)，偏離曲線較遠(yuǎn)的點(diǎn)應(yīng)舍去。[跟進(jìn)訓(xùn)練]一個(gè)實(shí)驗(yàn)小組做“探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)。(1)某同學(xué)發(fā)現(xiàn)用一條紙帶穿過(guò)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器有圖1中的兩種穿法，他感到有點(diǎn)猶豫。你認(rèn)為_(kāi)_______(填“甲”或“乙”)的穿法效果更好。(2)完成實(shí)驗(yàn)后，小明用刻度尺測(cè)量紙帶點(diǎn)間距離時(shí)如圖2所示，B點(diǎn)的讀數(shù)