實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律課件+-2024-2025學年高一上學期物理人教版（2019）必修第一冊

第二章勻變速直線運動的研究學習目標

1.進一步鞏固打點計時器的使用及利用紙帶測量瞬時速度。2.探究小車在重物的牽引下運動的速度隨時間變化的規(guī)律。3.能對實驗數(shù)據(jù)進行記錄并會用圖像法分析數(shù)據(jù)，從而形成結(jié)論。第1節(jié)實驗

探究小車速度隨時間變化的規(guī)律二.實驗裝置示意圖第1節(jié)實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律一.實驗目的1.鞏固打點計時器使用、處理數(shù)據(jù):用紙帶會算瞬時速度，加速度2.知道小車在重物牽引下運動速度隨時間變化的規(guī)律三.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1.如圖，把一端帶有滑輪的長木板平放，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(紙帶與木板平行)3.先接通電源，然后放開小車，讓小車拖著紙帶運動，打完一條后立即關閉電源，后在取下紙帶(小車應由緊靠打點計時器處開始釋放，在撞擊長木板末端前應用手按住小車讓其停止運動,防止小車從木板上掉下來。)四.實驗步驟4.換紙帶，重復多次實驗。問題2.如何計算出所取點的速度？(每兩點之間的間隔時間為T)01234567x1x7x4x3x2x6x5第n個點的瞬時速度:加速度如何計算？

開頭過于密集的點舍掉，若紙帶上點與點之間的距離較小，可取多個間隔（一般取5個間隔）為一個計數(shù)間隔時間（間隔不再是0.02s）；原則上取六、七個計數(shù)點為宜；給選取的點加標記。五.數(shù)據(jù)處理01234567x1x7x4x3x2x6x5問題1.怎樣分析和選取紙帶上的點？問題2.打出的是短線而不是點是什么原因？原因：振針距離復寫紙的太近，出現(xiàn)這種情況應該調(diào)整一下振針距離復寫紙的高度，使之增大一些。實驗結(jié)論:圖象法(v-t)(實驗中的數(shù)據(jù)）作圖步驟：（2）描點（3）作圖（1）建系0.20.40.60.81.01.20123456t/×10-1sv/(m/s)位置編號123456時間t/s0.10.20.30.40.50.6v/(m/s)0.300.450.600.740.891.03?v?t1.v-t是一條直線，說明小車的速度隨時間的增加而均勻增加，做的是速度均勻變化的直線運動2.圖像和縱坐標軸的交點表示開始計時時小車的速度——初速度。六、注意事項1.放開小車時,應使小車靠近打點計時器.紙帶、細線與木板平行,鉤碼合適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(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。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________。C、I(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的限位孔。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)。C先啟動電磁打點計時器，再放開小車BECDA2.

在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，打點計時器的工作頻率為50Hz，如圖甲所示是一次記錄小車運動情況的紙帶，圖中A、B、C、D、E、F、G為計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間還有四個點未畫出。(1)根據(jù)運動學有關公式可求得vB＝16.50cm/s，vC＝__cm/s，vD＝26.30cm/s……；(2)利用求得的數(shù)值在圖乙所示的坐標系中作出小車的v－t圖線(以打A點時開始計時)，并根據(jù)圖線求出小車運動的加速度a＝________m/s2；(3)將圖線延長使其與縱軸相交，交點的縱坐標是________cm/s，此速度的物理意義是_________打點計時器打下計時點A時對應的小車的速度21.400.50(0.48～0.52均對)11.60(11.30～11.70均對)3.某同學在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中，用打點計時器記錄了被小車拖動的紙帶的運動情況，在紙帶上確定出0、1、2、3、4、5、6共7個計數(shù)點，計數(shù)點間的距離如圖甲，相鄰的計數(shù)點之間的時間間隔為T＝0.10s。(1)根據(jù)紙帶上的數(shù)據(jù)，該同學已將1、2、3、5點對應時刻的瞬時速度進行計算并填入表中，請你將4點對應時刻的瞬時速度填入表中(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。瞬時速度v1v2v3v4v5數(shù)值/(m·s－1)0.1650.2140.263____0.363(2)將求出的各個時刻的瞬時速度標在如圖乙坐標系中，并畫出小車的速度隨時間變化的關系圖像。

乙(3)由圖像求出小車的加速度大小為a＝________m/s2(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。(4)如果實驗時的電壓變成210V，而做實驗的同學并不知道，則加速度的測量值________(選填“大于”“小于”或“等于”)實際值。解析

(1)4點對應時刻的瞬時速度大小為v4≈0.314m/s。(2)根據(jù)表格中數(shù)據(jù)在坐標系中描點，觀察發(fā)現(xiàn)各點大致在一條直線上，用直線擬合各點，得出v－t圖線。

(3)根據(jù)v－t圖線的斜率表示加速度，可得小車的加速度大小為a≈0.500m/s2。(4)只要交流電的頻率不變，則打點周期不變，小車速度的測量值不變，加速度的測量值等于實際值。4.

如圖是小球沿斜面滾下的頻閃照片，照片中相鄰小球像間的時間間隔是0.1s，這樣便記錄了小球運動的時間。小球運動的位移可以通過刻度尺讀出。

(1)試作出小球滾下過程的v－t圖像；(2)求出小球滾下過程的加速度大小。5.某實驗小組同學利用電磁打點計時器做“測定勻變速直線運動的加速度”實驗。裝置如圖甲所示，在調(diào)整好儀器后，通過正確操作得到點跡清晰的紙帶。

(1)關于接通電源和釋放小車的先后順序，下列四種操作中你認為正確的是________。A.接通電源和釋放小車應同時進行B.先釋放小車后接通電源C.先接通電源后釋放小車D.接通電源和釋放小車的先后順序?qū)嶒灈]影響(2)如圖乙所示是某同學通過實驗得到的小車運動情況的紙帶，他進行如下數(shù)據(jù)處理：在紙帶上連續(xù)選取六個點跡A、B、C、D、E、F并測得A、C兩點間的距離為x1，已知打點計時器所用的交流電源的頻率為f，則打點計時器在紙帶上打下B點時小車運動的瞬時速度大小vB＝________；若C點小車的速度為x1f，則小車運動的加速度a＝________。(3)如圖丙、丁所示是兩位同學用同一組實驗數(shù)據(jù)，分別作出的小車運動的v－t圖像，你認為正確的是________。6.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50Hz的低壓交變電源上，某同學在打出的紙帶上每5點取一個計數(shù)點，共取了A、B、C、D、E、F六個計數(shù)點(每相鄰兩個計數(shù)點間的四個點未畫出)，如圖甲所示。從每一個計數(shù)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，如圖乙所示，由此可以得到一條表示v－t關系的圖線，從而求出加速度的大小。

(1)請你在圖乙xOy坐標系中用最簡潔的方法作出能表示v－t關系的圖線，其