1实验：探究小车速度随时间变化的规律.ppt

第二章第二章 匀变速直线运动的研究匀变速直线运动的研究 1 1 实实验验：探究小车速度随时间变化的：探究小车速度随时间变化的规律规律物物体体的的速速度度随随时时间间变变化化吗吗？怎怎样样探探究究物物体体速速度度的的变变化化规规律律？1.1.用打点计时器打出的纸带可以直接测量用打点计时器打出的纸带可以直接测量什么物理量什么物理量?2.2.可以可以间接测量什么物理量？间接测量什么物理量？两点间的平均速度两点间的平均速度某点的瞬时速度某点的瞬时速度加速度加速度时间、位移时间、位移3.3.怎样用图像表示速度？怎样用图像表示速度？【知识回顾【知识回顾】1.1.熟练使用打点计时器，会处理纸带并会求各点熟练使用打点计时器，会处理纸带并会求各点的瞬时速度。的瞬时速度。(重点重点)2.2.会设计表格并用表格处理数据。会设计表格并用表格处理数据。3.3.会用会用v-tv-t图像处理数据，并能描述运动的特点。图像处理数据，并能描述运动的特点。(难点难点)一、实验研究一、实验研究1.1.实验目的：实验目的：利用打点纸带研究小车的运动情况，分析小车的利用打点纸带研究小车的运动情况，分析小车的速度随时间变化的规律。速度随时间变化的规律。2.2.实验原理：实验原理：利用纸带上的数据和第一章的方法求出通过各计利用纸带上的数据和第一章的方法求出通过各计数点的速度，再列表并作出数点的速度，再列表并作出v vt t图像，然后分析图像，然后分析v v与与t t的关系。的关系。3.3.实验器材：实验器材：两种打点计时器所用电源有什么区别？两种打点计时器所用电源有什么区别？电源、导线、刻度尺电源、导线、刻度尺钩码钩码小车小车细绳细绳纸带纸带打点计时器打点计时器一端附有定滑一端附有定滑轮的长木板轮的长木板4.4.实验步骤实验步骤 木板平放，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器木板平放，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定，连接好电路。固定，连接好电路。穿纸带；挂钩码。穿纸带；挂钩码。先接通电源，然后放开小车，让小车拖着纸带先接通电源，然后放开小车，让小车拖着纸带运动，打完一条后立即关闭电源。运动，打完一条后立即关闭电源。更换纸带，重复做三次更换纸带，重复做三次。(1)(1)固定打点计时器时应让限位孔处在长木板的中央位固定打点计时器时应让限位孔处在长木板的中央位置。置。(2)(2)滑轮不能过高。滑轮不能过高。(3)(3)应考虑复写纸与纸带的位置关系。应考虑复写纸与纸带的位置关系。(4)(4)钩码数量不能过多钩码数量不能过多,长木板两端高低相差不能太大。长木板两端高低相差不能太大。(5)(5)小车应由紧靠打点计时器处开始释放小车应由紧靠打点计时器处开始释放,在撞击长木在撞击长木板末端前应让小车停止运动板末端前应让小车停止运动,防止小车从板上掉下来。防止小车从板上掉下来。(6)(6)先接通电源先接通电源,后让纸带运动。后让纸带运动。(7)(7)打点结束后立即关闭电源。打点结束后立即关闭电源。为了减小误差为了减小误差并保证实验顺并保证实验顺利进行，应注利进行，应注意哪些问题？意哪些问题？5.5.实验注意事项实验注意事项二、数据处理的方法二、数据处理的方法1 1选取纸带、确定计数点并进行测量选取纸带、确定计数点并进行测量(1)(1)在三条纸带中选择一条最清晰的纸带。在三条纸带中选择一条最清晰的纸带。(2)(2)为了便于测量，一般舍掉开头一些过于密集的为了便于测量，一般舍掉开头一些过于密集的点迹，找一个适当的点作计时起点点迹，找一个适当的点作计时起点(0(0点点)。(3)(3)每每5 5个点个点(相隔相隔0.1 s)0.1 s)取取1 1个计数点进行测量个计数点进行测量(如如下图所示，相邻两点中间还有下图所示，相邻两点中间还有4 4个点未画出个点未画出)。(2)(2)请你根据表格测量并记录相关数据请你根据表格测量并记录相关数据位置位置编编号号0 01 12 23 34 45 5时间时间t/s/s0 00.10.10.20.20.30.30.40.40.50.5距离距离x/m/m瞬瞬时时速度速度v/(m/(ms s1 1)2.2.瞬时速度的计算瞬时速度的计算(1)(1)瞬时速度的求解方法：瞬时速度的求解方法：v1 1=(=(x1 1+x2 2)/2)/2T ，v2 2=(=(x2 2+x3 3)/2)/2T 如何求出所选点如何求出所选点的瞬时速度？的瞬时速度？三、作出小车运动的速度三、作出小车运动的速度-时间图像时间图像1.1.根据所得数据，选择合适的标度建立坐标系根据所得数据，选择合适的标度建立坐标系(让让图像尽量分布在坐标系平面的大部分面积图像尽量分布在坐标系平面的大部分面积)。2.2.描点：观察和思考点的分布规律。描点：观察和思考点的分布规律。3.3.拟合：从点的分布可以有很大把握地说这些点拟合：从点的分布可以有很大把握地说这些点应该在一条直线上，用直线拟合，让尽可能多的应该在一条直线上，用直线拟合，让尽可能多的点处在直线上，不在直线上的点应均匀地分布在点处在直线上，不在直线上的点应均匀地分布在直线两侧。直线两侧。作作v-t 图像的图像的步骤有哪些？步骤有哪些？怎样处理计算出来的数据？怎样处理计算出来的数据？请展示你作出的速度请展示你作出的速度时间图像时间图像怎样根据得出的图像求怎样根据得出的图像求物体运动的初速度和加物体运动的初速度和加速度？速度？取任意两组数据求出取任意两组数据求出 v和和 t,然后代入然后代入 v/t求解。求解。在在v-t图像上取一段时间图像上取一段时间 t(尽量取大一些尽量取大一些),),找出找出两个时刻对应的坐标值求两个时刻对应的坐标值求出出 v,代入代入 v/t求解。求解。哪个方法更准确？哪个方法更准确？1.1.（多选）（多选）在实验在实验“探究小车速度随时间变化的探究小车速度随时间变化的规律规律”中，我们采用的正确方法是中，我们采用的正确方法是()()A.A.舍掉开头过于紧密的点，找一个适当的点当作计舍掉开头过于紧密的点，找一个适当的点当作计时起点时起点B.B.为了实验精确，选取纸带上第一个点作计时起点为了实验精确，选取纸带上第一个点作计时起点C.C.每相邻计数点的时间间隔只能取每相邻计数点的时间间隔只能取0.1s0.1sD.D.每相邻计数点的时间间隔可视打点密度而定，取每相邻计数点的时间间隔可视打点密度而定，取0.02s 0.02s，0.04s0.04s，n n0.02s0.02s均可均可ADAD【对点训练【对点训练】2.2.在探究小车速度随时间变化的规律的实验中，某同学在探究小车速度随时间变化的规律的实验中，某同学的操作有以下步骤的操作有以下步骤A A拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处放开纸带，拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处放开纸带，再接通电源再接通电源B B将打点计时器固定在平板上，并接好电路将打点计时器固定在平板上，并接好电路C C把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码适当重的钩码D D取下纸带取下纸带E E将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器限位孔将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器限位孔其中错误或遗漏的步骤有（遗漏步骤编上序号其中错误或遗漏的步骤有（遗漏步骤编上序号F F、G G）将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序。(1)A(1)A中应先通电，再放纸带。中应先通电，再放纸带。(2)D(2)D中取下纸带前应先断中取下纸带前应先断开电源。开电源。(3)(3)补充步骤补充步骤F F：换上新纸带，重复三次。：换上新纸带，重复三次。正确顺序为：正确顺序为：BECADFBECADF通过本节课的学习，我们进一步掌握了通过本节课的学习，我们进一步掌握了打点计时打点计时器的使用方法和利用打点计时器研究物体运动的器的使用方法和利用打点计时器研究物体运动的方法；方法；通过纸带会计算通过纸带会计算 ,并能并能在坐标纸上画出在坐标纸上画出物体的物体的 ，探究，探究小车速小车速度随时间变化的规律。度随时间变化的规律。各个计数点的速度各个计数点的速度v-t 图像图像1.1.（多选）（多选）关于计数点的下列说法中正确的是关于计数点的下列说法中正确的是()()A.A.用计数点进行测量计算，既方便，又可减小误差用计数点进行测量计算，既方便，又可减小误差B.B.相邻计数点间的时间间隔是相等的相邻计数点间的时间间隔是相等的 C.C.相邻计数点间的距离是相等的相邻计数点间的距离是相等的D.D.计数点是从计时器打出的实际点中选出来的，相邻计计数点是从计时器打出的实际点中选出来的，相邻计数点间点迹的个数相等数点间点迹的个数相等 ABD ABD2.2.在探究小在探究小车车速度随速度随时间变时间变化化规规律的律的实验实验中，下列中，下列哪些器材是本哪些器材是本实验实验必需的？达到必需的？达到实验实验目的目的还还需哪些需哪些器材？器材？打点打点计时计时器器 天平天平 低低压压直流直流电电源源 细绳细绳 纸带纸带 小小车车 钩码钩码 秒表秒表 一端有滑一端有滑轮轮的的长长木板木板答案：答案：低压交流电源、刻度尺低压交流电源、刻度尺解题关键：解题关键：（1 1）了解实验原理）了解实验原理和器材。和器材。（2 2）通过实际操作）通过实际操作加深对实验的理解。加深对实验的理解。3.3.为了计算加速度，合理的方法是为了计算加速度，合理的方法是()()A A根据任意两计数点的速度用公式算出加速度根据任意两计数点的速度用公式算出加速度B B根据实验数据画出根据实验数据画出v-t图，量出其倾角，由公式图，量出其倾角，由公式 a=tantan求出加速度求出加速度C C根据实验数据画出根据实验数据画出v-t图，由图线上相距较远的两图，由图线上相距较远的两点所对应的速度、时间，用公式点所对应的速度、时间，用公式 a=v/t 计算计算D D依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度均值作为小车的加速度 解析：解析：方法方法A A仅用两个速度求加速度，偶然误差较大。仅用两个速度求加速度，偶然误差较大。在物理图像中，两轴的分度大小往往不相等，在物理图像中，两轴的分度大小往往不相等，B B错误。错误。正确的方法是根据图线找出不同时刻所对应的速度值，正确的方法是根据图线找出不同时刻所对应的速度值，然后利用公式算出加速度，即方法然后利用公式算出加速度，即方法 C C。方法方法D D相当于仅用两个速度，误差大，运算复杂。相当于仅用两个速度，误差大，运算复杂。C C互动探究：用图像处理数据有什么优点？互动探究：用图像处理数据有什么优点？4 4下下图图是某同学在是某同学在实验实验中中获获得的一条得的一条纸带纸带(1)(1)已知打点已知打点计时计时器器电电源源频频率率为为50 Hz50 Hz，则纸带则纸带上打相上打相邻邻两点的两点的时间间时间间隔隔为为_。(2)A(2)A、B B、C C、D D是是纸带纸带上四个上四个计计数点，每两个相数点，每两个相邻计邻计数数点点间间有四个点没有画出从有四个点没有画出从图图中中读读出出A、B 两点两点间间距距x=_=_；C C点点对应对应的速度是的速度是_(_(计计算算结结果保留三位有效数字果保留三位有效数字)。0.02s0.70 cm0.100 m/s我们每个人都应该有更多的同情和爱，比维持我我们每个人都应该有更多的同情和爱，比维持我们生存需要的多得多，我们应该把它分散给别人，们生存需要的多得多，我们应该把它分散给别人，追求是生命之光。追求是生命之光。