物理 第二章 匀变速直线运动的研究 2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 新人教版必修1.ppt

第第1节　实验：探究小车速度随时间变化的规律节　实验：探究小车速度随时间变化的规律一、实验目的一、实验目的1．进一步练习使用打点计时器及利用纸带求瞬时速度．进一步练习使用打点计时器及利用纸带求瞬时速度2．探究小车速度随时间的变化规律．探究小车速度随时间的变化规律3．会用图象法处理实验数据．会用图象法处理实验数据三、实验器材三、实验器材电电磁磁打打点点计计时时器器(或或电电火火花花计计时时器器)、、复复写写纸纸、、导导线线、、一一端端附附有有定定滑滑轮轮的的长长木木板板、、小小车车、、纸纸带带、、细细绳绳、、钩钩码码、、刻刻度度尺尺、、交流电源交流电源四、实验步骤四、实验步骤1．．如如图图所所示示，，把把附附有有滑滑轮轮的的长长木木板板放放在在实实验验桌桌上上，，并并使使滑滑轮轮伸伸出出桌桌面面，，把把打打点点计计时时器器固固定定在在长长木木板板上上没没有有滑滑轮轮的的一一端端，，连接好电路连接好电路2．．把把一一条条细细绳绳拴拴在在小小车车上上，，使使细细绳绳跨跨过过滑滑轮轮，，下下边边挂挂上上钩钩码码，，把把纸纸带带穿穿过过打打点点计计时时器器，，并并把把纸纸带带的的一一端端固固定定在在小小车车的的后后面。

面3．．把把小小车车停停在在靠靠近近打打点点计计时时器器处处，，接接通通电电源源后后，，释释放放小小车车，，让让小小车车拖拖着着纸纸带带运运动动，，打打点点计计时时器器就就在在纸纸带带上上打打下下一一系系列列小点，关闭电源小点，关闭电源4．换上新的纸带，重复实验两次．换上新的纸带，重复实验两次5．增减所挂钩码的个数，按以上步骤再做两次实验．增减所挂钩码的个数，按以上步骤再做两次实验五、数据处理五、数据处理1．．瞬时速度的计算瞬时速度的计算(1)从从几几条条纸纸带带中中选选择择一一条条比比较较理理想想的的纸纸带带，，舍舍掉掉开开始始一一些些比比较较密密集集的的点点，，在在后后面面便便于于测测量量的的地地方方找找一一个个点点，，作作为为计计数数始始点点，，以以后后依依次次每每五五个个点点取取一一个个计计数数点点，，并并标标明明0、、1、、2、、3、、4……如图所示如图所示(2)依依次次测测出出01、、02、、03、、04……的的距距离离x1、、x2、、x3、、x4……，，填填入入表中位置位置123456长度长度x1x2x3x4x5x6各段长度各段长度0～～21～～32～～43～～54～～6时间间隔时间间隔v/(m·s－－1)2．．作出小车运动的作出小车运动的v－－t图象图象(1)定定标标度度、、描描点点：：坐坐标标轴轴的的标标度度选选取取要要合合理理，，应应使使图图象象大大致致分分布布在在坐坐标标平平面面中中央央。

描描点点时时要要用用平平行行于于两两坐坐标标轴轴的的虚虚线标明该点的位置坐标线标明该点的位置坐标所描的点一般用所描的点一般用““·””标明标明)(2)连连线线：：画画一一条条直直线线，，让让这这条条直直线线通通过过尽尽可可能能多多的的点点，，不不在线上上的的点点均均匀匀分分布布在在直直线线的的两两侧侧，，偏偏差差比比较较大大的的点点忽忽略略不计，如图所示不计，如图所示3)观察察所所得得到到的的直直线，，分分析析物物体体的的速速度度随随时间的的变化化规律六、误差分析六、误差分析产生原因产生原因减小方法减小方法偶然偶然误差误差根据纸带测量的位根据纸带测量的位移有误差移有误差测量各计数点到起始点的距测量各计数点到起始点的距离而不是直接测量相邻计数离而不是直接测量相邻计数点间的距离点间的距离系统系统误差误差作作v－－t图象不准确图象不准确有误差有误差实验中作图时应选取合适的实验中作图时应选取合适的坐标单位坐标单位木板的粗糙程度不木板的粗糙程度不完全相同完全相同尽量选粗糙程度均匀的木板尽量选粗糙程度均匀的木板七、注意事项七、注意事项(1)开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器。

2)先接通电源，等打点稳定后，再释放小车先接通电源，等打点稳定后，再释放小车3)打点完毕，应立即断开电源打点完毕，应立即断开电源4)要要防防止止钩钩码码落落地地，，避避免免小小车车跟跟滑滑轮轮相相碰碰，，在在小小车车到到达达滑滑轮前及时用手按住轮前及时用手按住5)牵牵引引小小车车的的钩钩码码个个数数要要适适当当，，以以免免加加速速度度过过大大而而使使纸纸带带上上的的点点太太少少，，或或者者加加速速度度太太小小，，而而使使各各段段位位移移差差别别不不大大，，误差增大误差增大(6)要要区区分分打打点点计计时时器器打打出出的的计计时时点点和和人人为为选选取取的的计计数数点点，，一一般般在在纸纸带带上上每每隔隔四四个个计计时时点点取取一一个个计计数数点点，，即即时时间间间间隔隔t＝＝0.1 s7)在在坐坐标标纸纸上上画画v－－t图图象象时时，，注注意意坐坐标标轴轴单单位位长长度度的的选选取取，，应应使图象尽量分布在较大的坐标平面内使图象尽量分布在较大的坐标平面内要点一　实验原理及操作要点一　实验原理及操作[ [例例1]1] (2017·德德州州高高一一检检测测)在在研研究究匀匀变变速速直直线线运运动动的的实实验验中中，，某同学操作以下实验步骤，某同学操作以下实验步骤，A．．拉拉住住纸纸带带，，将将小小车车移移至至靠靠近近打打点点计计时时器器处处放放开开纸纸带带，，再接通电源再接通电源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．．把把一一条条细细绳绳拴拴在在小小车车上上，，细细绳绳跨跨过过定定滑滑轮轮，，下下面面吊吊着着适当重的钩码适当重的钩码D．取下纸带．取下纸带E．．将将平平板板一一端端垫垫高高，，轻轻推推小小车车，，使使小小车车能能在在平平板板上上做做匀匀速速运运动动F．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(1)所列步骤中有错误的是：所列步骤中有错误的是：_____________________________________________________________________________。

2)遗漏的步骤遗漏的步骤(遗漏步骤可编上序号遗漏步骤可编上序号G、、H……)：：_________________________________________________3)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：_________________________________________________解解析析　　(1)步步骤骤A中中应应先先通通电电，，再再放放纸纸带带，，顺顺序序不不能能颠颠倒倒；；D中中取下纸带前应先断开电源取下纸带前应先断开电源2)遗漏的步骤遗漏的步骤G：换上新纸带，重复实验三次换上新纸带，重复实验三次3)步骤完善后，合理的实验步骤顺序为：步骤完善后，合理的实验步骤顺序为：BFECADG答答案案　　(1)A中中应应先先通通电电，，再再放放纸纸带带；；D中中取取下下纸纸带带前前应应先先断断开开电源电源(2)G：换上新纸带，重复实验三次：换上新纸带，重复实验三次(3)BFECADG[ [针针对对训训练练1]1] 用用如如图图1所所示示的的装装置置做做““探探究究小小车车速速度度随随时时间间变变化化的规律的规律””实验，下列做法正确的是实验，下列做法正确的是(　　　　)A．小车从靠近定滑轮处释放．小车从靠近定滑轮处释放B．先启动计时器，再释放小车．先启动计时器，再释放小车C．实验前要平衡小车受到的阻力．实验前要平衡小车受到的阻力D．电火花计时器接学生电源直流输出端．电火花计时器接学生电源直流输出端解解析析　　在在释释放放小小车车前前，，小小车车应应尽尽量量靠靠近近打打点点计计时时器器，，远远离离滑滑轮轮处处，，以以便便在在纸纸带带上上打打出出更更多多的的点点，，有有利利于于实实验验数数据据的的处处理理和和误误差差的的减减小小，，A错错误误；；实实验验中中为为了了在在纸纸带带上上打打出出更更多多的的点点，，也也为为了了打打点点的的稳稳定定，，应应先先启启动动打打点点计计时时器器，，然然后后释释放放小小车车，，B正正确确；；该该实实验验不不需需要要平平衡衡小小车车受受到到的的阻阻力力，，C错错误误；；电电火火花花计计时时器器接接220 V交流电源，交流电源，D错误。

错误答案答案　　B要点二　实验数据处理要点二　实验数据处理[ [例例2]2] (2017·天天水水高高一一检检测测)在在““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，，如如图图2所所示示为为记记录录小小车车运运动动情情况况的的一一条条纸纸带带，，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的的时时间间隔间间隔T＝＝0.1 s(1)计计算算D、、C、、B各各点点的的瞬瞬时时速速度度，，vD＝＝________ m/s /s，，vC C＝＝________ ________ m/m/s，，vB＝＝________ m/s2)在在如如图图3所所示示坐坐标标系系中中作作出出小小车车的的v－－t图图象象，，并并根根据据图图象象求求出出a＝＝________由纸带求加速度的方法由纸带求加速度的方法如如图图所所示示的的纸纸带带各各计计数数点点1、、2、、3、、4、、5、、……所所对对应应的的速速度度分分别是别是v1、、v2、、v3、、v4、、v5、、……，，T为计数点间的时间间隔为计数点间的时间间隔1)图象法图象法由由多多组组数数据据描描绘绘出出v－－t图图象象，，v－－t图图象象中中直直线线的的斜斜率率即即为为物物体体运动的加速度。

此方法准确、科学，但较繁琐运动的加速度此方法准确、科学，但较繁琐[ [针针对对训训练练2]2] 利利用用打打点点计计时时器器““探探究究小小车车的的速速度度随随时时间间变变化化的的规规律律””，，打打出出的的纸纸带带如如图图4所所示示，，已已知知交交流流电电源源的的频频率率为为50 Hz，，从从计计数数点点1开开始始，，每每相相邻邻两两个个计计数数点点之之间间还还有有四四个个点点没没有有画画出出，，图图中中1、、2、、3、、4、、5、、6、、7为为连连续续的的计计数数点点，，测测得得s1＝＝1.40 cm，，s2＝＝2.00 cm，，s3＝＝2.60 cm，，s4＝＝3.20 cm，，s5＝＝3.80 cm，，s6＝＝4.40 cm。