【物理课件】实验：探究小车速度随时间变化的规律 2023-2024学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册.pptx

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1、12.1实验：探究小车速度随时间变化的规律第二章 匀变速直线运动的研究2实验预备知识一、一、一、一、实验实验的重要性的重要性的重要性的重要性(自学自学自学自学)三、误差和有效数字二、怎样做好物理实验 1、不仅动手，而且动脑 2、实事求是，尊重事实 3、谨慎操作，细心分析3一、结合第一章所学知识回答下面几个问题：一、结合第一章所学知识回答下面几个问题：问题1：要描述一个物体的运动情况需要哪些物理量？时间、位移、速度、加速度时间、位移、速度、加速度问题2：如何同时测量物体的时间和位移？通过使用打点计时器获得物体运动时的纸带，再用刻度尺对纸通过使用打点计时器获得物体运动时的纸带，再用刻度尺对纸带进行

2、测量。带进行测量。知识回顾知识回顾4问题3：如何测量物体的速度？通过获取的纸带可以用极限法求出纸带上某点的瞬时速度通过求出的瞬时速度，利用加速度的定义式进行求解问题4：如何测量物体的加速度通过求出的瞬时速度，利用v-t图像求斜率进行求解51、电磁打点计时器是一种使用_电源的计时仪器，它的工作电压为_V以下，当电源频率为50 Hz时，每隔_s打一个点；使用电磁打点计时器时，应将纸带穿过_，复写纸套在定位轴上，并要放在纸带的_面；打点时应先_，再让纸带运动，结束后二、回顾电磁打点计时器的基础知识二、回顾电磁打点计时器的基础知识交流80.02限位孔上接通电源2、下图为搭建即时起打出的纸带的一部分，相

3、邻两点之间的时间间隔是T，尽可能准确的计算出C点的瞬时速度，其表达式为 .立刻关闭电源立刻关闭电源6问题情境：马路上洒水车洒完水后车子滴下的水渍任务：观察生活现象，提出研究问题问题1.从水迹能否看出车的运动情况?2.要知道车在某一位置(时刻)的速度需要测量哪些物理量?3.如果在实验室条件下研究小车的运动情况，你怎样设计实验方案?需要测量什么物理量?器材是什么?车向左运动，速度越来越大车向左运动，速度越来越大可以用小车连接打点计时器，通过分析纸带来测量速度7任务：两种测量速度的方法问题情境：气垫导轨及数字计时器如图所示，打点计时器如图所示问题1.如图，滑块在恒定牵引力作用下从同一位置多次释放，改

4、变挡光片的宽度，记录对应挡光片宽度和时间，计算平均速度得到的平均速度有何规律?2.用excel做出平均速度和挡光片宽度关系图像图线有什么特点?若要测量瞬时速度，挡光片应该满足什么条件?大致相等测量瞬时速度，时间应足够短，则挡光片宽度尽量小8任务：两种测量速度的方法问题情境：气垫导轨及数字计时器如图所示，打点计时器如图所示问题3.如果要研究速度随时间的变化规律，可否用气垫导轨这一装置?为什么?4.如图，小车后面拖一条纸带，连接打点计时器，纸带上打出的点迹是否反映了小车的运动情况?用这种方法是否可以研究滑块运动速度随时间的变化规律?气垫导轨的光电门能记录挡光的时间间隔，很难记录多个位置对应的时刻打

5、点纸带可以记录小车的运动情况可以9（1）舍掉舍掉纸带纸带开头过于密集的点，从清楚的点开始开头过于密集的点，从清楚的点开始,若纸带上若纸带上点与点之间的距离较小，每五个计时点取一个计数点点与点之间的距离较小，每五个计时点取一个计数点,依次标依次标号为号为0、1、2、3、4、（但要看具体（但要看具体纸带纸带情况灵活选定）；则情况灵活选定）；则相邻计数点间的时间间隔为相邻计数点间的时间间隔为T=50.02s=0.1s。分别测量。分别测量01，0 2,0 3,0 4,0 5,0 6等计数点间的距离等计数点间的距离。【数据处理】【数据处理】10（2）根据根据 ，计算计数点计算计数点1，2，3，4，5的瞬

6、时速度，的瞬时速度，把测量的数据计入表中。把测量的数据计入表中。位置位置123456时间时间 v1/（ms-1）v2/（ms-1）v3/（ms-1）11思考思考图图为为电磁打点计时器打出的纸带，频闪的时间间隔为电磁打点计时器打出的纸带，频闪的时间间隔为0.1s，测得的小车运动的数据如下表所示测得的小车运动的数据如下表所示。d1d2d3d4d5d60.2cm0.4cm1.0cm1.6cm2.6cm3.6cm121.如何计算各点的瞬时速度？如何计算各点的瞬时速度？利用打点计时器所打纸带的信息，代入计算式 ，即用以n点为中心的一小段时间间隔的平均速度代替n点的瞬时速度132.取与某点相邻的两个计数点

7、间的平均速度为该点的瞬时速度，并填在下取与某点相邻的两个计数点间的平均速度为该点的瞬时速度，并填在下表中：表中：各点BCDEFG各点到A的距离/cmd1d2d3d4d5d6各点的位置坐标x/cm0.20.41.01.62.63.6瞬时速度v/（cms-1）2 4 6 8 10 14数据分析位置0123456时间t/s00.10.20.30.40.50.6v/（ms-1）0.45 0.60 0.74 0.89 1.03 1.19实验测得一组数据如下你能否从表格中的数据看出小车速度随时间变化的定量关系？你能否从表格中的数据看出小车速度随时间变化的定量关系？数据分析的两种办法：1、列表法。2、图像法

8、（v-t 图像）在表格中我们只能粗略得知纸带在有些间断的点的速度.要想形象的了解纸带的速度变化规律我们还要借助于图象。15t/s00.10.20.30.40.50.21.00.80.60.4v/(ms-1)建立坐标系（横坐标时间建立坐标系（横坐标时间,纵坐纵坐标瞬时速度）从点的分布看：标瞬时速度）从点的分布看：这些这些点应该在一条直线上点应该在一条直线上。画出画出一条直线一条直线，让尽可能多的，让尽可能多的点处在这条直线上，点处在这条直线上，其余均匀其余均匀分布分布，去掉偏差太大的点。去掉偏差太大的点。做v-t图像：1、图像特点：直观、形象2、作图步骤16实验结论你能描述小车速度随时间变化的规

9、律吗？你能描述小车速度随时间变化的规律吗？1、小车的速度随时间的增加而均匀增加2、小车速度随时间逐渐增大；相同时间里，速度增量相同3 3、小车、小车 v v-t t 图线是一条斜直线图线是一条斜直线17误差分析1长木板粗糙程度不均匀。2交流电频率不稳定引起系统误差。3根据纸带测量的位移有误差（偶然误差），导致计算出的瞬时速度有误差。4作v-t图像时单位长度选取不合适或人为作图不准确带来误差。18知识点知识点 实验原理与操作实验原理与操作例例 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，(1)(1)下列给出的器材中，有一部分已经选好了，请选出还需要的器材下

10、列给出的器材中，有一部分已经选好了，请选出还需要的器材.A.A.电磁打点计时器电磁打点计时器B.B.天平天平C.C.低压交流电源低压交流电源D.D.低压直流电源低压直流电源E.E.细绳和纸带细绳和纸带F.F.钩码和小车钩码和小车G.G.秒表秒表 H.H.一端有滑轮的长木板一端有滑轮的长木板.刻度尺刻度尺选出的器材有选出的器材有AEFHAEFH，还需要，还需要_._.CI解解析析：在在本本实实验验中中，不不需需要要测测量量小小车车和和钩钩码码的的质质量量，因因此此不不需需要要天天平平，打打点点计计时时器器使使用用的的是是低低压压交交流流电电源源，因因此此不不需需要要低低压压直直流流电电源源，同同

11、时时打打点点计计时时器器记记录录了了小小车车运运动动时时间，因此不需要秒表间，因此不需要秒表.测量点迹间的距离需要刻度尺，所以还需要的器材是：测量点迹间的距离需要刻度尺，所以还需要的器材是：C C、I.I.19(2)(2)某同学按照以下步骤进行操作：某同学按照以下步骤进行操作：A.A.换上纸带重复做三次，选择一条较为理想的纸带；换上纸带重复做三次，选择一条较为理想的纸带；B.B.将打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，接上所需电源；将打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，接上所需电源；C.C.把小车停在靠近打点计时器的地方，先放开小车，再启动计时器；把小车停在靠近打点计时器的地方，先放开小

12、车，再启动计时器；D.D.断开电源，取下纸带；断开电源，取下纸带；E.E.把把一一条条细细绳绳拴拴在在小小车车前前端端，绳绳跨跨过过滑滑轮轮挂挂上上钩钩码码，把把纸纸带带固固定定在在小小车车后后端端并并让让纸纸带带穿过打点计时器穿过打点计时器.以以上上步步骤骤有有错错误误的的是是_(_(填填步步骤骤前前的的字字母母)，应应更更正正为为_；步骤合理的顺序是；步骤合理的顺序是_(_(填步骤前的字母填步骤前的字母).).C先启动计时器，再放开小车BECDA解析：以上步骤有错误的是解析：以上步骤有错误的是C C，应先启动计时器，再放开小车，应先启动计时器，再放开小车.根据组装器材、进行实验、数据处理的

13、顺序知，操作步骤顺序为：根据组装器材、进行实验、数据处理的顺序知，操作步骤顺序为：BECDA.BECDA.20例例 在在用用电电火火花花计计时时器器“探探究究小小车车速速度度随随时时间间变变化化的的规规律律”的的实实验验中中，图图甲甲是是一一次次记记录录小小车车运运动动情情况况的的纸纸带带，图图中中A、B、C、D、E为为相相邻邻的的计计数数点点，相相邻邻计计数数点点间间还还有有四个点未画出四个点未画出(电源频率为电源频率为50 Hz)知识点知识点 实验数据处理实验数据处理21(1)根根据据运运动动学学有有关关公公式式可可求求得得vB1.38 m/s，vC_m/s，vD3.90 m/s(保保留三

14、位有效数字留三位有效数字)(2)利利用用求求得得的的数数值值在在图图乙乙所所示示坐坐标标纸纸上上作作出出小小车车的的 v-t 图图象象(从从打打A点点时时开开始始计计时时)，利用纸带上的数据求出小车运动的加速度，利用纸带上的数据求出小车运动的加速度a_m/s2(保留三位有效数字保留三位有效数字)(3)将将图图线线延延长长与与纵纵轴轴相相交交，交交点点的的纵纵坐坐标标是是0.12 m/s，此此交交点点的的物物理理意意义义是是_222324t/sv/(m/s)1、与v轴的截距表示什么意思？2、斜率的物理意义？开始计时时，小车的速度斜率反映小车速度增加的快慢加速度251、在“探究小车速度随时间变化的

15、规律”的实验中，下列说法正确的是()A打点计时器应固定在长木板上，且靠近滑轮的一端B通过调节，使小车、纸带、细绳和定滑轮上边缘在一条直线上C开始实验时小车应放在靠近打点计时器的一端D钩码的质量越大越好BC跟踪练习262、用电磁打点计时器、平板用电磁打点计时器、平板(光滑光滑)、小车等器材探究小车速度随时间变化的规律，、小车等器材探究小车速度随时间变化的规律，下图所示是某同学即将释放小车之前的实验装置图。该装置图中有下图所示是某同学即将释放小车之前的实验装置图。该装置图中有3 3处明显错误，处明显错误，它们分别是：它们分别是：(1)_(1)_(2)_(2)_(3)_(3)_细线应与木板平面平行小

16、车应从靠近打点计时器处开始释放电源应选择交流电源273、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”实验中，打点计时器使用的交流电源实验中，打点计时器使用的交流电源的频率为的频率为50 Hz50 Hz，记录小车运动的一段纸带如，记录小车运动的一段纸带如下图所示，在纸带上选择下图所示，在纸带上选择A A、B B、C C、D D、E E、F F六个计数点，相邻两计数点之间还六个计数点，相邻两计数点之间还有四个点未画出有四个点未画出(1)(1)由纸带提供的数据求出打下由纸带提供的数据求出打下C C、E E点时点时的小车的速度，填入下表：的小车的速度，填入下表：0.35计数点序号BCDE计数点对应的时刻t/s00.10.20.3通过计数点时小车的速度v/ms10.25 0.450.5528探究小车速度随时间变化的规律一、实验思路二、实验器材三、进行实验四、数据分析五、注意事项槽码牵引小车在长木板上运动，分析纸带，计算小车不同时刻瞬时速度图像法：作出小车运动的vt图像打点计时器(带导线)、交变电源、纸带、一端带有定滑轮的长木板、小车、细绳、槽码、刻度尺、复写纸、坐标纸实验步骤1、2、3、4操作步骤注意事项数据分析注意事项29再再见见