資源簡介

(共27張PPT)
人教版 必修第一冊
2.1 實驗:探究小車速度隨時間變化的規律
第二章 勻變速直線運動的研究
1.需要測量哪些物理量？
2.選用哪些器材？
3.如何設計實驗？
思考
交流電源、復寫紙、刻度尺、坐標紙
打點計時器
紙帶
小車
細繩
一端附有定滑輪的長木板
槽碼
實驗器材
1.利用紙帶計算瞬時速度：以紙帶上某點為中間時刻取一小段位移， 用這段位移的平均速度表示這點的瞬時速度。
2.用v－t圖像表示小車的運動情況：以速度v為縱軸、時間t為橫軸， 建立直角坐標系，用描點法畫出小車的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，加速度是恒定的。
實驗原理
實驗步驟
1.把一端帶有定滑輪的長木板平放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面． 木板上放一個可以左右移動的小車，小車一端連接穿過打點計時器 的紙帶，另一端連接繞過滑輪系有槽碼的細繩。
2.把小車停在靠近打點計時器的位置．先啟動打點計時器，后放開小車， 讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一行小點．隨后立即 關閉電源。
3.換上新紙帶，并增減所掛槽碼(或在小車上放置重物)，再做兩次實驗。
實驗步驟
注意事項
1.固定打點計時器時限位孔處在長木板的中央位置并正對小車后的紙帶 夾；調整滑輪使細繩與木板平行。
2.先接通電源，待打點計時器打點穩定后，再釋放小車，釋放小車時，應 使小車靠近打點計時器，打點結束后立即關閉電源。
3.實驗時要注意保護小車及滑輪，當小車到達滑輪前及時用手按住它，防 止小車從板上掉下來。
4.小車另一端所掛的鉤碼個數要適當，避免加速度過大而使紙帶上打的點 太少，或加速度太小使各段位移無法區別，從而使誤差增大。
5.盡量選用表面光滑的木板。
例1.在“探究小車速度隨時間變化的規律”的實驗中，
(1)下列給出的器材中，有一部分已經選好了，請選出還需要的器材．
A．電磁打點計時器　B．天平　C．低壓交變電源　D．低壓直流電源　E．細繩和紙帶　F．槽碼和小車　G．秒表　H．一端有滑輪的長鋁板　Ι.刻度尺
選出的器材有AEFH，還需要________．
C、I
(2)某同學按照以下步驟進行操作：
A．換上紙帶重復做三次，選擇一條較為理想的紙帶；
B．將電磁打點計時器固定在長鋁板上沒有滑輪的一端，接上電源；
C．把小車停在靠近電磁打點計時器的地方，先放開小車，再啟動電磁打點計時器；
D．斷開電源，取下紙帶；
E．把一條細繩拴在小車前端，繩跨過滑輪掛上槽碼，把紙帶固定在小車后端并讓紙帶穿過電磁打點計時器．
以上步驟有錯誤的是________，應更正為__________________________；步驟合理的順序是________(填步驟前的字母)．
C
先啟動打點計時器再放開小車
BECDA
數據處理
舍掉紙帶開頭一些過于密集的點，找一個適當的點作為計時起點。一般選擇每五個點（相隔四個點）為一個計數點，兩個計數點間的時間間隔用T表示。若交變電源頻率為50Hz，則T＝0.1s。
不要分段測量各段距離，應盡可能地一次測量完畢(可統一量出各計數點到計時起點的距離)。
注意事項
1.處理紙帶
平均速度：
2.計算瞬時速度
位置編號 0 1 2 3 4 5 6 ...
時間t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 ...
...
3.記錄數據
4.畫v-t圖像
(1)在坐標紙上建立直角坐標系，橫軸表示時間，縱軸表示速度。選取合適的單位長度并根據表格中的數據在坐標系中描點，使圖像大致布滿坐標紙。
(2)畫一條直線，讓這條直線通過盡可能多的點，不在直線上的點均勻分布在直線的兩側，偏差比較大的點忽略不計。
（1）如果畫出來的v-t圖像是一條傾斜的直線，說明小車做勻變速直線運動。
（2）圖線的延長線與縱軸的交點表示開始計時時小車的初速度。
（3）圖線的延長線與橫軸的交點表示計時開始一段時間后小車才開始運動。
5.觀察圖像
6.求加速度
方法1:取任意兩組數據求出Δv和Δt，然后代入Δv／Δt求解。
方法2:在v—t圖象上取一段時間Δt（盡量取大一些），找出兩個時刻對應的縱坐標值求出Δv，代入Δv／Δt求解。
哪一種方法更好？
畫圖時讓不在直線上的點盡可能均勻地分布在直線兩側，就是為了使偏大或偏小的誤差盡可能地抵消，所以圖象也是減小誤差的一種手段。方法二更好，誤差小。
計算方式：找圖像上相距較遠的兩個點用公式計算
(1)電源頻率不穩定導致計時誤差。
(2)木板粗糙程度不同，摩擦不均勻。
(3)紙帶上計數點間測量的距離存在誤差,讀數時，眼睛要正 對點和刻度尺。
(4)v-t圖像中，單位選擇不準確或作圖不準確帶來誤差。
實驗誤差
例2.在“探究小車速度隨時間變化的規律”的實驗中，打點計時器接在50Hz的低壓交流電源上，某同學在打出的紙帶上每五個點取一個2計數點，共取了A、B、C、D、E、F六個計數點。從每一個計數點處將紙帶剪開分成五段（分別為a、b、c、d、e段），將這五段紙帶下端對齊，由短到長不重疊的貼在坐標軸上，最后將紙條中心連接起來，得到v-t圖像，如圖所示。
(1)圖像中哪個表示v軸、t軸，這樣做有道理嗎，說說你的 看法。
X軸表示t軸、Y軸表示v軸。剪下紙條長度表示0.1s 時間內位移的大小，由于時間間隔相同，所以紙條 長度可以認為表示單位時間的位移即速度。
等效思想
(2)從第一個計數點開始計時，為了求出0.15s時刻的瞬時速度， 需要測出哪一段紙帶的長度？
(3)若測得a段紙帶長度為2.0cm，e段紙帶長度為10.0cm，則可求 出加速度大小是多少？
解析 （2）b段
（3）
例3.某同學在“探究小車運動速度隨時間變化的規律”的實驗中，用打點計時器記錄被小車拖動的紙帶的運動情況，在紙帶上確定A、B、C、D、E、F、G共7個計數點，其相鄰點間的距離如圖甲所示，每兩個相鄰的計數點之間的時間間隔為0.1s。
(1)若從紙帶上打A點的時刻開始計時，將B、C、D、E、F各個時刻 的瞬時速度標在坐標紙上，并畫出小車的瞬時速度隨時間變化 的關系圖線。
(2)計算加速度的大小是多少？（計算結果保留兩位小數）
解：(1)
（2）選取(0,0.32)、（0.4,0.64）
例4.在“探究小車速度隨時間變化的規律”的實驗中：
(1)下列儀器需要用到的有________．
(2)某同學進行了以下實驗操作步驟，其中有錯誤的步驟是________．
A．將電火花計時器固定在長木板的一端，并接在220 V交變電源上
B．將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔
C．把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，下面吊著適當重的槽碼
D．將小車移到靠近打點計時器的一端后，放開小車，然后接通電源
AB
D
(3)在實驗中得到一條如圖所示的紙帶，已知電源頻率為50 Hz，相鄰兩計 數點間的時間間隔為0.1 s，測量出x5＝4.44 cm、x6＝4.78 cm，則打 下F點時小車的瞬時速度v＝_____ m/s.(結果保留兩位有效數字)
(4)若實驗時電源頻率大于50 Hz，而做實驗的同學并不知道，則打下F點 時小車的實際速度________(選填“大于”“小于”或“等于”)測量 速度。
0.46
大于
小結
實驗器材
打點計時器、電源、紙帶、一端帶有定滑輪的長木板、小車、細繩、槽碼、刻度尺、復寫紙(墨粉)、坐標紙．
實驗原理
實驗步驟
數據處理
平均速度表示瞬時速度、v-t圖像求加速度
處理紙帶、計算瞬時速度、記錄數據、畫v-t圖像、實驗誤差
謝謝

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