2.1节 实验：探究小车速度随时间变化的规律.ppt

物理定律不能单靠物理定律不能单靠“思维思维”来获得，来获得，还应致力于观察和实验。还应致力于观察和实验。普朗克普朗克知识回顾知识回顾打点计时器可以测量什么物理量？打点计时器可以测量什么物理量？位移、时间位移、时间 （测量位移与时间的仪器）（测量位移与时间的仪器）位移位移用刻度尺测量用刻度尺测量时间时间两点的时间间隔为两点的时间间隔为0.02s0.02s通过打点计时器打出的纸带可以间接求什么物理量？通过打点计时器打出的纸带可以间接求什么物理量？可以求两点间的平均速度可以求两点间的平均速度一点的瞬时速度一点的瞬时速度加速度加速度知识回顾知识回顾 例例1：下图为某次实验打出的一条纸带，请求出第二：下图为某次实验打出的一条纸带，请求出第二点、第四点的瞬时速度及物体运动的加速度。点、第四点的瞬时速度及物体运动的加速度。一、提出问题一、提出问题 物体的运动通常是比较复杂的。放眼所见，物体的运动通常是比较复杂的。放眼所见，物体的运动规律各不相同。物体的运动规律各不相同。我们如何探索物体运动所蕴含的规律呢？我们如何探索物体运动所蕴含的规律呢？要探究一个物体的运动随时间变化的规律，要探究一个物体的运动随时间变化的规律，必须知道物体在不同时刻的速度，直接测量瞬时必须知道物体在不同时刻的速度，直接测量瞬时速度是比较困难的，我们可以借助打点计时器先速度是比较困难的，我们可以借助打点计时器先记录物体在不同时刻的位置，再通过对纸带的分记录物体在不同时刻的位置，再通过对纸带的分析，计算得到各个时刻的瞬时速度。析，计算得到各个时刻的瞬时速度。一、提出问题一、提出问题 物体的运动通常是比较复杂的。放眼所见，物体的运动通常是比较复杂的。放眼所见，物体的运动规律各不相同。物体的运动规律各不相同。我们如何探索物体运动所蕴含的规律呢？我们如何探索物体运动所蕴含的规律呢？二、设计实验二、设计实验需要哪些仪器？需要哪些仪器？打点计时器、学生电源、导线、试验小车、打点计时器、学生电源、导线、试验小车、细绳、纸带、复写纸、带滑轮长木板细绳、纸带、复写纸、带滑轮长木板三、实验步骤三、实验步骤木板平放，并使滑轮伸出桌面，把打点木板平放，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定，连接好电路计时器固定，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。着纸带运动，打完一条后立即关闭电源。换纸带，加钩码，再做二次换纸带，加钩码，再做二次.视频视频四、注意事项四、注意事项1.1.固定打点计时器时应让限位孔处在长固定打点计时器时应让限位孔处在长 木木板的中央位置。板的中央位置。2.2.滑轮不能过高滑轮不能过高,细绳应与木板平行细绳应与木板平行.3.3.小车应由紧靠打点计时器处开始释放，在小车应由紧靠打点计时器处开始释放，在撞击长木板末端前应让小车停止运动撞击长木板末端前应让小车停止运动,防止防止小车从板上掉下来。小车从板上掉下来。4.4.先接通电源，后让纸带运动。先接通电源，后让纸带运动。5.5.打点结束后立即关闭电源。打点结束后立即关闭电源。五、数据处理五、数据处理问题一：怎样选取纸带上的点？问题一：怎样选取纸带上的点？开头过于密集的点舍掉，从清楚的点开开头过于密集的点舍掉，从清楚的点开始始,每隔五个间隔取一个计数点，每隔五个间隔取一个计数点，(每两个计每两个计数点之间的时间间隔是数点之间的时间间隔是0.1s0.1s）。）。0 01 12 23 3测量点编号012345各测量点到0点的位移Xn/mm0相邻测量点间位移Xn=Xn-Xn-1各测量点瞬时速度Vn(ms-1)10.024.224.268.268.243.543.595.495.427.210.024.719.314.20.121 0.121 0.168 0.168 0.220 0.258 0.220 0.258二、二、数据分析 vtvt图象图象图象图象五、数据处理五、数据处理问题三：问题三：如何处理计算出来的数据？如何处理计算出来的数据？1 1、将实验数据填入设计好的表格中。、将实验数据填入设计好的表格中。2 2、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（让图象尽量分布在坐标系平面的大部分面积）（让图象尽量分布在坐标系平面的大部分面积）3 3、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。4 4、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，不在直线上的点应对称地分布在点处在直线上，不在直线上的点应对称地分布在直线两侧。直线两侧。思考为什么画一条直线？为什么画一条直线？画直线时画直线时,要注意什么要注意什么?从图上可以看出小车的速度怎样随时间变化？从图上可以看出小车的速度怎样随时间变化？根据根据vt图图,你能知道初速度和加速度多大吗你能知道初速度和加速度多大吗?每次实验每次实验,描出的点都大致在一直线上描出的点都大致在一直线上,所以断定所以断定,如果没有实验误差如果没有实验误差,小车的小车的Vt图象应该是一条直线。图象应该是一条直线。使尽可能多的点落在一直线上使尽可能多的点落在一直线上;不落在直线上的不落在直线上的点在直线两近旁分布大致对称点在直线两近旁分布大致对称;极个别明显偏离的点极个别明显偏离的点视为无效点。视为无效点。速度随时间均匀增加速度随时间均匀增加(经相同时间经相同时间,速度改变量相速度改变量相等等)(a=恒量恒量)初速度直接读出初速度直接读出;加速度加速度由图线上相距较远的两由图线上相距较远的两由图线上相距较远的两由图线上相距较远的两点所对应的速度、时间，用公式算出点所对应的速度、时间，用公式算出点所对应的速度、时间，用公式算出点所对应的速度、时间，用公式算出五、数据处理五、数据处理问题三：问题三：如何处理计算出来的数据？如何处理计算出来的数据？v/msv/ms 0.10-1-1 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60t/st/s 0.10 0 0.20 0.30.v/msv/ms 0.10-1-1 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60t/st/s 0.10 0 0.20 0.30图像跟纵轴的交点表示什么？图像的倾斜程度表示什么？图像跟纵轴的交点表示什么？图像的倾斜程度表示什么？三次实验在同一坐标纸上可以作出三条直线，为什么倾斜程三次实验在同一坐标纸上可以作出三条直线，为什么倾斜程度不同？度不同？思考思考例例2：在研究匀变速直线运动的实验中，算出小车经过各计数：在研究匀变速直线运动的实验中，算出小车经过各计数点瞬时速度如下点瞬时速度如下 计数点序号计数点序号123456计数点对应的计数点对应的时刻（时刻（s）0.100.200.300.400.500.60通过计数点的通过计数点的速度（速度（cms）44.062.081.0100.0110.0168.0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根据实验数据画出根据实验数据画出vt图，量出其倾角，由公式图，量出其倾角，由公式a=tg求求出加速度出加速度C根据实验数据画出根据实验数据画出vt 图，由图线上相距较远的两点所对图，由图线上相距较远的两点所对应的速度、时间，用公式应的速度、时间，用公式 算出加速度算出加速度D依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为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小车的加速度 例例3 3：在：在探究小车速度随时间变化的规律探究小车速度随时间变化的规律的实验中，某的实验中，某同学的操作有以下步骤同学的操作有以下步骤 A A拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处放开纸带，再接拉住纸带，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，下面吊着适当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，并穿过打点计时器的限位孔将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔 其中错误或遗漏的步骤有（遗漏步骤可编上序号其中错误或遗漏的步骤有（遗漏步骤可编上序号G G、H H）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。解析：（解析：（1）A中应先通电，再放纸带。（中应先通电，再放纸带。（2）D中取下纸带前中取下纸带前应先断开电源。（应先断开电源。（3）补充步骤）补充步骤F：换上新纸带，重复三次。：换上新纸带，重复三次。步骤顺序为：步骤顺序为：BFCADG练练1：某课外兴趣小组在探究小车的速度随时间变化规律：某课外兴趣小组在探究小车的速度随时间变化规律的实验中，得到如图的实验纸带，实验中打点计时器交流的实验中，得到如图的实验纸带，实验中打点计时器交流电的频率为电的频率为50Hz，纸带前面的几个点较模糊，纸带前面的几个点较模糊,因此从因此从A点点开始每打五个点取一个计数点开始每打五个点取一个计数点,其中其中B、C、D、E点的对点的对应速度应速度vB=_m/s,vC=_m/s,vD=_m/s,vE=_m/s,由此推得由此推得F点的速度点的速度vF=_m/s。小车从。小车从B运动到运动到C的加速度的加速度a1=_m/s2，从，从C运动到运动到D的加的加速度速度a2=_m/s2，从，从D运动到运动到E的加速度的加速度a3=_m/s2。OAB1.40CDEFG3.556.4510.1014.5019.65单位单位:cm图图2-1-43在在“探究小车速度随时间变化的规律探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，的实验中，下列说法正确的是下列说法正确的是()A长木板一定要水平摆放，不能一端高一端低长木板一定要水平摆放，不能一端高一端低B使小车速度的变化尽可能快一些使小车速度的变化尽可能快一些C使用刻度尺测量长度时，要读到最小刻度的下一位使用刻度尺测量长度时，要读到最小刻度的下一位D作作v-t图时，所描曲线必须经过每一个点图时，所描曲线必须经过每一个点2根据打点计时器打出的纸带，我们可以从纸带上直根据打点计时器打出的纸带，我们可以从纸带上直接得到的物理量是接得到的物理量是 （）A时间间隔时间间隔 B位移位移 C加速度加速度 D平均速度平均速度O A B CDEFG4如图如图2-1-5所示为某次实验中打出的一条经过处理所示为某次实验中打出的一条经过处理后的纸带后的纸带，图中图中O为小车运动的起始点为小车运动的起始点，A为所选取为所选取的第一个计数点的第一个计数点，O点到点到A点之间有部分点不清晰点之间有部分点不清晰，相邻两个记数点之间有相邻两个记数点之间有4个点未画出个点未画出，电源频率为电源频率为50Hz，用毫米刻度尺测量后可直接算出（）用毫米刻度尺测量后可直接算出（）A从从O点到点到F点运动的时间点运动的时间B从从A点到点到F点运动的平均速度点运动的平均速度CC点时的瞬时速度点时的瞬时速度vCDG点时的瞬时速度点时的瞬时速度vG5在用打点计时器研究小车速度随时间变化规律的实在用打点计时器研究小车速度随时间变化规律的实验中，得到一条纸带如图验中，得到一条纸带如图2-1-7所示所示.A、B、C、D、E、F、G为计数点，相邻计数点间时间间为计数点，相邻计数点间时间间隔为隔为0.10s,x1=1.20cm,x 2=1.60cm,x 3=1.98cm,x 4=2.38cm,x 5=2.79cm,x 6=3.18cm.(1)计算运动物体在计算运动物体在B、C、D、E、F各点的瞬时速度各点的瞬时速度.(2)在在2-1-8图中作出图中作出v-t图象图象,并由图象求物体的加速度并由图象求物体的加速度.ABCDEFGx 1x 2x 3x 4x 5x 60.1 0.2 0.3 0.4152025303540t/sv/(cm s-1)0.5100.6图图2-1-7图图2-1-8