《【高中物理】实验：探究小车速度随时间变化的规律（课件）2023年初升高物理（人教版2019必修第一册）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【高中物理】实验：探究小车速度随时间变化的规律（课件）2023年初升高物理（人教版2019必修第一册）（51页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、探究小车速度随时间变化的规律【实验实验 Experiment】0101实验探究实验探究实验探究实验探究PARTPART实实 验验 探探 究究实实 验验 探探 究究实验目的（1）进一步练习使用打点计时器并会利用平均速度求瞬时速度;（2）学会利用v-t图像处理实验数据,探究小车速度随时间变化的规律。实实 验验 探探 究究实实 验验 探探 究究实验原理（1）利用纸带计算瞬时速度：以纸带上某点对应时刻为中间时刻,取与之相邻的两点间的位移,用这段位移的平均速度表示该点的瞬时速度.(2)用v-t图像表示小车的运动情况：如果t 图像是一条倾斜的直线,说明小车的速度是均匀变化的.实实 验验 探探 究究实实 验
2、验 探探 究究实验器材打点计时器交流电源纸带一端附有定滑轮的长铝板小车细绳槽码(或钩码)刻度尺坐标纸实实 验验 探探 究究实实 验验 探探 究究实验步骤(1)如图所示,把一端附有滑轮的长铝板平放在打点计时器小车实验桌上,并使滑轮伸出桌面,打点计时器固定在长 纸带一铝板没有定滑轮的一端,连接好器材.(2)把一条细绳拴在小车上,细绳的另一端跨过定滑轮且下面挂上适当数量的槽码,纸带穿过打点计时器,并把纸带的另一端固定在小车的后面.(3)把小车停在靠近打点计时器的位置,启动计时器,然后放开小车,让小车拖着纸带运动,打点计时器就在纸带上打下一行小点。随后,立即关闭电源。实实 验验 探探 究究实实 验验
3、探探 究究实验步骤(4)换上新纸带,重复实验两次.(5)在三条纸带中选择一条点迹最清晰的,舍掉开头一些过于密集的点,找一个适当的点作为计时起点.(6)选择连续的且相隔0.1s 的计数点进行测量，把数据填入事先设计好的表格中(7)计算出各计数点的瞬时速度,填入表格中。(8)增减所挂的槽码(或在小车上放置重物)更换纸带再做两次实验。实实 验验 探探 究究实实 验验 探探 究究利用一段时间内的平均速度代替中间时刻的瞬时速度，是利用纸带求瞬时速度的常用方法；实验步骤可简化为：放置固定连接先启后放重复实验数据分析；实实 验验 探探 究究实实 验验 探探 究究实验注意事项(1)实验前：1.固定长铝板时定滑
4、轮要伸出桌面,打点计时器要固定于没有定滑轮的一端;2.应让小车停在靠近打点计时器的位置，这样可以最大限度地利用纸带;3.细绳应与长铝板平行，保证小车的加速度不变。(2)实验时：1.必须先启动计时器，再释放小车；2.实验后必须先断开电源,再取下纸带。(3)牵引小车的槽码个数要适当槽码个数要适当,以免加速度过大而使纸带上的点太少加速度过大而使纸带上的点太少，或者加速度太小而使各段位移差别不大加速度太小而使各段位移差别不大,导致误差增大导致误差增大.实实 验验 探探 究究实实 验验 探探 究究典例分析【典例1】在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中，下列操作中正确的有（）A在释放小车前，小车要靠近
5、打点计时器B打点计时器应放在长木板的有滑轮一端C应先接通电源，后释放小车D电火花计时器应使用低压交流电源AC实实 验验 探探 究究实实 验验 探探 究究典例分析【典例2】图是用电磁打点计时器探究小车速度随时间变化的规律时得到的一条纸带，测量出AB=1.20cm，AC=3.60cm，AD=7.20cm，计数点A、B、C、D中，每相邻两个计数点之间有四个点未画出。以下说法正确的是（）A电磁打点计时器打出的纸带只能记录时间而不能记录位移B若电源频率f=50Hz，则相邻的两个计数点之间的时间间隔为0.10sC若电源频率f=50Hz，则打下B点时小车的速度vB=0.20m/sD本实验也可以采用电火花计时
6、器BD实实 验验 探探 究究实实 验验 探探 究究典例分析典例3关于打点计时器的原理和使用方法,下列说法中正确的是(）A打点计时器应接交流电源，交流电源频率通常为50HzB如果纸带上相邻两个计数点之间有四个点，则相邻两个计数点间的时间间隔是0.08sC如果打点计时器在纸带上打下的点先密集后稀疏，则说明纸带的速度由小变大D电磁打点计时器接在220V交流电源上，电火花计时器接在46V交流电源上AC实实 验验 探探 究究实实 验验 探探 究究典例分析【典例4】在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中：（1）某同学进行了以下实验操作步骤，其中有误的步骤是_。A.将电火花计时器固定在长木板的一端，并
7、接在8v直流电源上B.将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔C.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D.拉住纸带,将小车移到靠近打点计时器的一端后,先接通电源,待打点稳定后再放开纸带A（2）在实验中得到一条如图所示的纸带,已知电源频率为50Hz,相邻计数点间的时间间隔为0.1s,测量出x5=4.44cm、x6=4.78cm,则打下F点时小车的瞬时速度大小为v=_m/s。(结果保留两位有效数字)（3）若实验时电源频率大于50Hz，则打下F点时小车的实际速度_（填“大于”“小于”或“等于”）测量速度。0.46大于0202实验数据处理实验数据处理实验数据处理实验数据处理
8、及误差分析及误差分析及误差分析及误差分析PARTPART实实验验数数据据处处理理及及误误差差分分析析实实验验数数据据处处理理及及误误差差分分析析测量并记录数据(1)从三条纸带中选择一条点迹最清晰的,舍掉开头一些过于密集的点迹,找一个适当的点作为计时起点(0 点),每5个点取一个计数点进行测量,如图所示(相邻两点间还有四个点未画出).标明0,1,2,3,4 测量各计数点到0点的距离x,记录并填入表中；位置编号位置编号0 01 12 23 34 45 56 67 78 8t/st/sx/mx/mv/(msv/(ms-1-1)实实验验数数据据处处理理及及误误差差分分析析实实验验数数据据处处理理及及误
9、误差差分分析析测量并记录数据(2)分别计算出相邻的两计数点之间的距离x1、x2、x3、；(3)利用一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度,即 ,求得打下各计数点时的瞬时速度。例如,图中计数点 4 对应的速度 .将求得的打下各计数点时的瞬时速度填入表格中。实实验验数数据据处处理理及及误误差差分分析析实实验验数数据据处处理理及及误误差差分分析析作出v-t 图像并分析运动规律(1)在坐标纸上建立v-t 坐标系并根据表格中的数据在坐标系中描点.(2)画一条直线,让这条直线通过尽可能多的点,不在线上的点均匀分布在直线的两侧,偏差比较大的点忽略不计,如图所示。(3)观察所得到的直线,分析小车的
10、速度随时间的变化规律。根据画出的v-t图像求出小车运动的加速度 。实实验验数数据据处处理理及及误误差差分分析析实实验验数数据据处处理理及及误误差差分分析析实验结论如果画出的v-t图线是一条倾斜的直线,说明小车做速度均匀变化的直线运动.图线和纵轴的交点表示开始计时时小车的速度-初速度。若图线与横轴有交点，表示计时开始一段时间后,小车才开始运动.实实验验数数据据处处理理及及误误差差分分析析实实验验数数据据处处理理及及误误差差分分析析实验误差的主要来源参与本实验计算的量有位移x和时间t，因此误差主要来源于位移x。(1)我们应选择点迹小而清晰的纸带，且要用分度值为 1 mm 的刻度尺测量并估读到0.1
11、mm。(2)读数时眼睛要正对点和刻度尺，以尽量减小误差.(3)小车速度应适当大些,这样可以减小测量长度带来的误差。(4)适当选几个(如五个)计时点的时间间隔作为时间单位,可减小测量时间间隔带来的误差，测量两计数点间的距离时,要一次完成测量,不要分段测量.实实验验数数据据处处理理及及误误差差分分析析实实验验数数据据处处理理及及误误差差分分析析（1）作v-t图像时,将各个点按折线全部连接起来的做法是错误的,应该先判断图像的大体走势,然后再将各个点连接起来.（2）在坐标纸上画v-t 图像时,注意坐标轴单位长度的选取,应使图像尽量分布在坐标平面中央。实实验验数数据据处处理理及及误误差差分分析析实实验验
12、数数据据处处理理及及误误差差分分析析(1)纸带上开头有一些过于密集的点迹因此通常会舍去这些点,弄清楚所选计数点间的时间间隔t.(2)在测量长度时,如果逐一测量计数点之间的间隔x，就会引起较大的误差，因此测量各计数点到0点的距离,可以减小测量时带来的误差.实实验验数数据据处处理理及及误误差差分分析析实实验验数数据据处处理理及及误误差差分分析析典例分析【典例1】在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下列方法中有助于减小实验误差的是（）A选取计数点，把每打5个点的时间间隔作为一个时间单位B使小车运动的加速度尽量小些C舍去纸带上开始时密集的点，只利用点迹清晰、点之间间隔适当的那一部分进行测量、计算
13、D适当增加挂在细绳下槽码的个数ACD实实验验数数据据处处理理及及误误差差分分析析实实验验数数据据处处理理及及误误差差分分析析典例分析【典例2】（多选）“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图甲、乙两个图象为甲、乙两位同学从实验中得到数据后画出的小车运动的vt图象.下列说法正确的是（）A.甲的实验误差比乙的实验误差小B.甲的实验误差比乙的实验误差大C.甲在实验中处理纸带时没有舍掉开头一些密集的点迹D.乙在实验中处理纸带时没有舍掉开头一些密集的点迹BC0303研究物体研究物体研究物体研究物体运动的方法运动的方法运动的方法运动的方法PARTPART研研 究究 物物 体体 运运 动动 的的 方方
14、 法法研研 究究 物物 体体 运运 动动 的的 方方 法法粘贴法处理纸带（1 1）方法：）方法：鉴于纸带的宽度相同，可以选择一条点迹清晰的纸带，选出计数点，然后将纸带从计数点处剪下，连续剪下45段，然后将所得小纸带底边（断口处）对齐并列贴在坐标系中。研研 究究 物物 体体 运运 动动 的的 方方 法法研研 究究 物物 体体 运运 动动 的的 方方 法法粘贴法处理纸带（2 2）运动性质的判定：）运动性质的判定：若利用粘贴法处理纸带时,横轴代表纸带宽度,纵轴代表相同相邻时间间隔内物体发生的位移.纵坐标之差即代表相邻的相等时间间隔的位移差 x,由于速度均匀变化的直线运动相邻的相等时间内速度增量是定值
15、,则相邻的相等时间间隔的位移差x也是相等的。因此若x为定值,则物体做速度均匀变化的直线运动研研 究究 物物 体体 运运 动动 的的 方方 法法研研 究究 物物 体体 运运 动动 的的 方方 法法粘贴法处理纸带(3)(3)原理原理:如下图所示,可以看出粘贴法得到的图像等效于v-t图像。研研 究究 物物 体体 运运 动动 的的 方方 法法研研 究究 物物 体体 运运 动动 的的 方方 法法频闪照相法利用之前学习过的频闪照相法分析计算物体的速度 。如图所示,可以测出相邻两点的速度，再利用 求解加速度。研研 究究 物物 体体 运运 动动 的的 方方 法法研研 究究 物物 体体 运运 动动 的的 方方
16、法法利用光电门测速利用之前学习过的光电门工作原理测速度,根据先后通过两个光电门的速度，运用 求出加速度。研研 究究 物物 体体 运运 动动 的的 方方 法法研研 究究 物物 体体 运运 动动 的的 方方 法法滴水法利用滴水代替打点计时器,相当于利用打点计时器计时,对纸带的处理方法是完全相同的。0404利用实验数据利用实验数据利用实验数据利用实验数据求加速度求加速度求加速度求加速度的方法的方法的方法的方法PARTPART利利用用实实验验数数据据求求加加速速度度的的方方法法利利用用实实验验数数据据求求加加速速度度的的方方法法利用实验数据求加速度的方法如图所示的纸带中各计数点 1,2,3,4,5,n,所对应的速度分别是v1、v2、v3、v4、v5、vn，T为计数点间的时间间隔.求加速度时有如下方法利利用用实实验验数数据据求求加加速速度度的的方方法法利利用用实实验验数数据据求求加加速速度度的的方方法法平均值法由 知,各相邻计数点间的加速度分别是 ,，。所求加速度的平均值可以看出对结起作用的只有v1和vn+1,中间各点的瞬时速度在运算中都消除了。利利用用实实验验数数据据求求加加速速度度的的方方法
