【課件】實(shí)驗(yàn)：探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律+課件-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(xiàn)運(yùn)動(dòng)的研究

1．進(jìn)一步練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器．2．利用v-t圖像處理數(shù)據(jù)，并據(jù)此判斷物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)．（重點(diǎn)）3．能根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求加速度．(難點(diǎn)）學(xué)習(xí)目標(biāo)1、電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的電壓是？2、開(kāi)啟電源和拉動(dòng)紙帶的先后順序？交流220V先開(kāi)啟電源回顧復(fù)習(xí)3、用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶中能直接得到的數(shù)據(jù)有哪些？通過(guò)測(cè)量或計(jì)算還能得到哪些信息？時(shí)間間隔位移平均速度,瞬時(shí)速度實(shí)驗(yàn)儀器打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；紙帶；復(fù)寫(xiě)紙；低壓交流電源；小車(chē)；細(xì)繩；一端附有滑輪的長(zhǎng)木板；刻度尺；鉤碼；導(dǎo)線(xiàn)等實(shí)驗(yàn)裝置示意圖實(shí)驗(yàn)原理

打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用交流電源的計(jì)時(shí)儀器，它每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn)（由于電源頻率是50Hz）。由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上的點(diǎn)表示相應(yīng)運(yùn)動(dòng)物體在不同時(shí)刻的位置，研究紙帶上所打點(diǎn)的間隔，就可以了解物體運(yùn)動(dòng)的情況。實(shí)驗(yàn)步驟⑴木板平放，并使滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定，連接好電路。⑵穿紙帶；掛鉤碼。⑶先接通電源，然后放開(kāi)小車(chē)，讓小車(chē)拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打完一條后立即關(guān)閉電源。⑷換紙帶，加鉤碼，再做一次。注意事項(xiàng)1．固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)讓限位孔處在長(zhǎng)木板的中央位置。2．滑輪不能過(guò)高,細(xì)繩應(yīng)與木板平行.3．小車(chē)應(yīng)由緊靠打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處開(kāi)始釋放，在撞擊長(zhǎng)木板末端前應(yīng)讓小車(chē)停止運(yùn)動(dòng),防止小車(chē)從木板上掉下來(lái)。4．先接通電源，后讓紙帶運(yùn)動(dòng)。5．打點(diǎn)結(jié)束后立即關(guān)閉電源。6.小車(chē)另一端所掛的鉤碼個(gè)數(shù)要適當(dāng)，避免加速度過(guò)大而使紙帶上打的點(diǎn)太少，或加速度太小使各段位移無(wú)法區(qū)別，從而使誤差增大紙帶的處理舍掉開(kāi)頭過(guò)于密集的點(diǎn)，從清楚的點(diǎn)開(kāi)始,若紙帶上點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離較小，每五個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)

,依次標(biāo)號(hào)為0，1，2，3，4，5（間隔不再是0.02s）（但要看具體情況靈活選定）；0.10s0.10s過(guò)于密集不清晰的點(diǎn)問(wèn)題1：怎樣分析和選取紙帶上的點(diǎn)？處理的紙帶例：求3這個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度：v3=v24=———x24

2△tx1x2x3x4x5問(wèn)題2：如何計(jì)算出所取點(diǎn)的瞬時(shí)速度？1．根據(jù)所得數(shù)據(jù)，選擇合適的

標(biāo)度建立坐標(biāo)系。2．描點(diǎn)：觀(guān)察和思考點(diǎn)的分布

規(guī)律。數(shù)據(jù)處理問(wèn)題：如何利用數(shù)據(jù)探究物體速度隨時(shí)間變化的規(guī)律？3．?dāng)M合：從點(diǎn)的分布可以大致的分析圖像的函數(shù)類(lèi)型，用合適的函數(shù)圖線(xiàn)進(jìn)行擬合，讓盡可能多的點(diǎn)處在圖線(xiàn)上，不在圖線(xiàn)上的點(diǎn)應(yīng)對(duì)稱(chēng)地分布在圖線(xiàn)兩側(cè)。個(gè)別明顯偏離圖線(xiàn)的點(diǎn)應(yīng)該舍棄不用。數(shù)據(jù)處理問(wèn)題：如何利用數(shù)據(jù)探究物體速度隨時(shí)間變化的規(guī)律？（1）從圖上可以看出小車(chē)的速度

隨時(shí)間怎樣變化？（2）根據(jù)v-t圖,你能知道初速度

和加速度多大嗎?思考問(wèn)題可以看到，小車(chē)速度隨時(shí)間均勻增加。用計(jì)算機(jī)繪制v-t圖像速度和時(shí)間成“線(xiàn)性”關(guān)系；小車(chē)的速度隨時(shí)間的增加而均勻增加；在相同時(shí)間里，速度增量相同。實(shí)驗(yàn)結(jié)論誤差分析1．木板的粗糙程度不同，摩擦不均勻．2．根據(jù)紙帶測(cè)量的位移有誤差，從而計(jì)算出的瞬時(shí)速度有誤差．3．作v-t圖象時(shí)單位選擇不合適或人為作圖不準(zhǔn)確帶來(lái)誤差．注意事項(xiàng)1．開(kāi)始釋放小車(chē)時(shí)，應(yīng)使小車(chē)靠進(jìn)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器．2．先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后，再釋放小車(chē)．3．打點(diǎn)完畢，立即斷開(kāi)電源．4．選取一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，適當(dāng)舍棄點(diǎn)密集部分，適當(dāng)選取計(jì)數(shù)點(diǎn)(注意計(jì)數(shù)點(diǎn)與計(jì)時(shí)點(diǎn)的區(qū)別)，弄清楚所選的時(shí)間間隔T等于多少．5．要防止鉤碼落地，避免小車(chē)跟滑輪相碰，當(dāng)小車(chē)到達(dá)滑輪前及時(shí)用手按?。?．要區(qū)分打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的計(jì)時(shí)點(diǎn)和人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)，一般在紙帶上每隔5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，即時(shí)間間隔為t＝

0.1

s.處理紙帶時(shí)，一定要分清計(jì)時(shí)點(diǎn)和計(jì)數(shù)點(diǎn)，搞清計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔T7．在坐標(biāo)紙上畫(huà)v-t圖象時(shí)，注意坐標(biāo)軸單位長(zhǎng)度的選取，應(yīng)使圖象盡量分布在較大的坐標(biāo)平面內(nèi).如果坐標(biāo)系中的數(shù)據(jù)點(diǎn)大致落在一條直線(xiàn)上，作圖線(xiàn)時(shí)應(yīng)使盡可能多的點(diǎn)落在直線(xiàn)上，不在直線(xiàn)上的點(diǎn)應(yīng)均勻分布在直線(xiàn)兩側(cè)；如果圖線(xiàn)是曲線(xiàn)，要用平滑的曲線(xiàn)連接各點(diǎn)。

8、如果作出的v-t圖像是一條直線(xiàn)，則直線(xiàn)的斜率表示加速度a的大小．介紹：粘貼法處理紙帶1、方法：鑒于紙帶的寬度相同，可以選擇一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，選出計(jì)數(shù)點(diǎn)，然后將紙帶從計(jì)數(shù)點(diǎn)處剪下，連續(xù)減下，連續(xù)減下4-5段，然后將所得小紙帶底邊（斷口處）對(duì)齊并列貼在坐標(biāo)系中。2、運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的判定：若利用粘貼法處理紙帶時(shí)，橫軸代表紙帶寬度，縱軸代表相同相鄰時(shí)間間隔內(nèi)物體發(fā)生的位移。縱坐標(biāo)之差即代表相鄰的相等時(shí)間間隔的位移差Δx，由于速度均勻變化的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)相鄰的相等時(shí)間內(nèi)速度增量是定值，則相鄰的相等時(shí)間間隔的位移差Δx也是相等的。因此若Δx為定值，則物體做速度均勻變化的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。3、原理：如下圖所示，可以看出粘貼法得到的圖像等效于v-t圖像例1在測(cè)定勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)加速度的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)操作中有以下實(shí)驗(yàn)步驟：A.拉住紙帶，將小車(chē)移至靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，先放開(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)定滑輪，下面吊著適當(dāng)重的鉤碼，放手后看小車(chē)是否能在木板上做平穩(wěn)的加速運(yùn)動(dòng)D.取下紙帶E.把一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使附有定滑輪的一端伸出桌面F.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（1）其中錯(cuò)誤或遺漏的步驟有（遺漏步驟可編上序號(hào)G、H……）

。（2）將以上步驟完善并按合理順序?qū)懺跈M線(xiàn)上：

?！羰褂么螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的步驟實(shí)驗(yàn)步驟可簡(jiǎn)化為：放置→固定→連接→先接后放，開(kāi)始實(shí)驗(yàn)→重復(fù)實(shí)驗(yàn)→數(shù)據(jù)分析。同時(shí)要注意幾點(diǎn)：固定時(shí)定滑輪要伸出桌面；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定于遠(yuǎn)離定滑輪一端；開(kāi)始實(shí)驗(yàn)時(shí)先接通電源，后釋放小車(chē)。解析：在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)定勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)加速度的實(shí)驗(yàn)中，要先接通電源，后放開(kāi)紙帶；在取下紙帶前要先斷開(kāi)電源；為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，要重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次，即打出三條紙帶，然后選擇比較理想的紙帶進(jìn)行處理。答案：（1）①A中應(yīng)先接通電源，再放開(kāi)紙帶；②D中取下紙帶前應(yīng)先斷開(kāi)電源；③補(bǔ)充步驟G：換上新紙帶，重復(fù)操作兩次（2）EBCFADG例2在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度的實(shí)驗(yàn)中：（1）如圖1所示，是某同學(xué)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器得到的表示小車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的一條清晰紙帶，紙帶上兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔t=0.02s，其中x1=7.05cm、x2=7.68cm、x3=8.33cm、x4=8.95cm、x5=9.61cm、x6=10.23cm。

下表列出了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下B、C、F點(diǎn)時(shí)小車(chē)的瞬時(shí)速度，請(qǐng)?jiān)诒碇刑钊氪螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器打下D、E兩點(diǎn)時(shí)小車(chē)的瞬時(shí)速度。（小數(shù)點(diǎn)后保留三位數(shù)字）

（2）以A點(diǎn)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，在坐標(biāo)圖（圖2）中作出小車(chē)的v-t圖像。（3）根據(jù)你作出的小車(chē)的v-t圖像計(jì)算出小車(chē)的加速度a=

m/s2。位置BCDEF速度/（m·s-1）0.7370.801

0.992圖1圖2圖2-1-3◆描繪圖像時(shí)描點(diǎn)擬合的方法（1）為了描述實(shí)驗(yàn)中測(cè)量值之間的關(guān)系，先將其在坐標(biāo)系中描點(diǎn)，然后用一條平滑的曲線(xiàn)擬合這些點(diǎn)，不能用折線(xiàn)連接這些點(diǎn)。（2）本實(shí)驗(yàn)若沒(méi)有實(shí)驗(yàn)誤差，代表小車(chē)速度與時(shí)間關(guān)系的點(diǎn)將全部落在某條直線(xiàn)上。這樣，我們作一條直線(xiàn)，使同一次實(shí)驗(yàn)得到的各點(diǎn)盡量在這條直線(xiàn)上，落不到直線(xiàn)上的各點(diǎn)，應(yīng)均勻分布在直線(xiàn)的兩側(cè)。想一想

某同學(xué)采用了如下方法繪制小車(chē)運(yùn)動(dòng)的v-t圖像：先把實(shí)驗(yàn)得到的紙帶每隔0.1s剪斷，得到若干短紙條，再把這些紙條下端對(duì)齊，并排貼在一張紙上。紙條的寬度方向作為時(shí)間坐標(biāo)軸，長(zhǎng)度方向作為速度坐標(biāo)軸，最后將紙條上端中心連起來(lái)，得到小車(chē)運(yùn)動(dòng)的v-t圖像。

這樣做有道理嗎？1、【西安市高一期中考試】使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來(lái)分析物體運(yùn)動(dòng)情況的實(shí)驗(yàn)中，有以下基本步驟：A.松開(kāi)紙帶讓物體帶著紙帶運(yùn)動(dòng)B.穿好紙帶C.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定好D.接通電源，進(jìn)行打點(diǎn)以上步驟中正確的順序是______________CBDA2、某同學(xué)在“探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，所得紙帶點(diǎn)間距過(guò)密，若利用該紙帶分析小車(chē)運(yùn)動(dòng)情況，下列做法可行的是（

）A.每隔9個(gè)點(diǎn)取一計(jì)數(shù)點(diǎn)，計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為0.2s；B.每隔2個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為0.4s；C.只研究紙帶后端幾個(gè)間距較大的點(diǎn)所在區(qū)域；D.只研究紙帶前端幾個(gè)較密的點(diǎn)所在區(qū)域。A3、在利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律時(shí)得到如圖所示的一條紙帶，在用下列測(cè)量數(shù)據(jù)求4計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（）A.利用3、5兩點(diǎn)的平均速度計(jì)算，接近4計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度B.利用2、5兩點(diǎn)的平均速度計(jì)算，接近4計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度C.利用1、6兩點(diǎn)的平均速度計(jì)算，接近4計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度D.利用0、6兩點(diǎn)的平均速度計(jì)算，接近4計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度0123