實(shí)驗(yàn)+探究小車速度隨時(shí)間的變化規(guī)律高一上學(xué)期物理人教版（2019）必修第一冊(cè)

第2章勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究第1節(jié)實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律物理必修第一冊(cè)（人教版）

1.如何研究一個(gè)物體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律？

需要知道物體在不同時(shí)刻的速度。

2.如何知道物體在不同時(shí)刻的速度？用什么儀器可以測(cè)得？

打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。導(dǎo)入知識(shí)回顧：1.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以測(cè)量什么物理量？2.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的類型、結(jié)構(gòu)、工作原理分別是什么？3.紙帶能給我們提供哪些信息？4.通過測(cè)量或計(jì)算還能得到哪些信息？導(dǎo)入1.自己設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)方案，并口頭闡述需要的實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)步驟。如何設(shè)計(jì)小車在重物拉動(dòng)下做運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)？

實(shí)驗(yàn)裝置（如圖所示）思路一

2.正確安裝器材，進(jìn)行合理、準(zhǔn)確的操作，得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶。

3.選擇紙帶，同時(shí)選好計(jì)數(shù)點(diǎn)，計(jì)算各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度并填入表格。利用打出的紙帶如何研究小車的運(yùn)動(dòng)？

4.由上述數(shù)據(jù)表格猜想出小車運(yùn)動(dòng)的速度隨時(shí)間的變化規(guī)律：速度與時(shí)間成正比。思路一一、實(shí)驗(yàn)原理1.利用紙帶計(jì)算瞬時(shí)速度：以紙帶上某點(diǎn)為中間時(shí)刻取一小段位移，用這段位移的平均速度表示該點(diǎn)的瞬時(shí)速度。2.用v-t圖像表示小車的運(yùn)動(dòng)情況：以速度v為縱軸、時(shí)間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系，用描點(diǎn)法畫出小車的v-t圖像，圖線的傾斜程度表示加速度的大小，如果v-t圖像是一條傾斜的直線，說明小車的速度是均勻變化的。思路一二、實(shí)驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（帶導(dǎo)線）、交變電源、紙帶、一端帶有定滑輪的長(zhǎng)鋁板、小車、細(xì)繩、槽碼、刻度尺、復(fù)寫紙、坐標(biāo)紙等。思路一三、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)1.如圖所示，把一端帶有定滑輪的長(zhǎng)鋁板平放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面。鋁板上放一個(gè)可以左右移動(dòng)的小車，小車一端連接穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，另一端連接繞過滑輪系有槽碼的細(xì)繩。思路一2.把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置，先啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，后放開小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一行小點(diǎn)。隨后，立即關(guān)閉電源。3.換上新紙帶，并增減所掛槽碼（或在小車上放置重物），再做兩次實(shí)驗(yàn)。思路一四、數(shù)據(jù)記錄1.采集數(shù)據(jù)：舍掉紙帶開頭一些過于密集的點(diǎn)，找一個(gè)適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)?？蛇x擇相隔0.1

s（或更短）的若干計(jì)數(shù)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。思路一如圖所示，先測(cè)量出各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)到計(jì)時(shí)起點(diǎn)的距離：x1、x2、x3、x4、x5……再計(jì)算出相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離：Δx1＝x1，Δx2＝x2﹣x1，Δx3＝x3﹣x2，Δx4＝x4﹣x3，Δx5＝x5﹣x4……填入自己設(shè)計(jì)的記錄表中。思路一

思路一

(2)設(shè)計(jì)表格并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。思路一

五、數(shù)據(jù)分析1.在坐標(biāo)紙上建立直角坐標(biāo)系，橫軸表示時(shí)間，縱軸表示速度，并根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)。2.畫一條直線，讓這條直線通過盡可能多的點(diǎn)，不在直線上的點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，偏差比較大的點(diǎn)忽略不計(jì)，如圖所示。思路一

思路一

六、注意事項(xiàng)1.開始實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。2.要先啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，等打點(diǎn)穩(wěn)定后，再放開小車。3.打點(diǎn)完畢，立即關(guān)閉電源。4.選取一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，舍掉開頭點(diǎn)跡密集部分，選取適當(dāng)?shù)挠?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。思路一

5.不要分段測(cè)量各段距離，應(yīng)盡可能地一次測(cè)量完畢（可統(tǒng)一量出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到計(jì)時(shí)起點(diǎn)的距離）。6.在坐標(biāo)紙上畫v-t圖像時(shí)，注意坐標(biāo)軸單位長(zhǎng)度的選取，應(yīng)使圖像大致布滿坐標(biāo)紙。思路一一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.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)。3.能根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求加速度。思路二

思路二三、實(shí)驗(yàn)器材思路二四、實(shí)驗(yàn)步驟1.如圖所示，把附有滑輪的長(zhǎng)木板放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上沒有滑輪的一端，連接好電路。思路二2.把一條細(xì)繩拴在小車上，使細(xì)繩跨過滑輪，下邊掛上槽碼，把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并把紙帶的一端固定在小車的后面。3.把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，接通電源后，釋放小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一行小點(diǎn)。4.換上新的紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次。思路二五、數(shù)據(jù)處理1.怎樣選取紙帶上的點(diǎn)？

開頭過于密集的點(diǎn)舍掉，從清楚的點(diǎn)開始，每隔5個(gè)間隔取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)（每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔是0.1

s）。2.如何計(jì)算出所取點(diǎn)的瞬時(shí)速度？

用求平均速度的方法來代替（用計(jì)算較準(zhǔn)確的平均速度來代替）。思路二3.如何處理計(jì)算出來的數(shù)據(jù)？(1)列表法根據(jù)選擇的紙帶（如圖所示），在表中記錄數(shù)據(jù)。思路二思路二(2)圖像法①根據(jù)所得數(shù)據(jù)，選擇合適的標(biāo)度建立直角坐標(biāo)系（使圖像盡量分布在坐標(biāo)系平面的大部分面積）。②根據(jù)所得數(shù)據(jù)描出各點(diǎn)的位置（描點(diǎn)法），觀察和思考各點(diǎn)的分布規(guī)律。思路二各點(diǎn)大致都落在一條直線上，因此，我們可以推斷：在沒有實(shí)驗(yàn)誤差的理想情況下，所描出的各點(diǎn)應(yīng)全部落到這條直線上。畫直線時(shí)，讓盡可能多的點(diǎn)處在這條直線上。難以落在直線上的點(diǎn)，讓它們均勻分布在曲線兩側(cè)。偏差太大的點(diǎn)，直接舍去。思路二注意事項(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；滑輪不能過高，細(xì)繩應(yīng)與木板平行。2.開始實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。3.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。4.打點(diǎn)結(jié)束后要立即關(guān)閉電源。思路二