資源簡介

(共22張PPT)
第二章 變速直線運動的研究
物體的運動通常比較復雜、運動規律也各不相同。我們如何探索物體運動所的規律呢？
課堂引入
課堂引入
尋求一種運動的特點和規律，一般要從某個具體事例開始。本節課我們研究實驗小車在重物牽引下的運動，看看小車的速度是怎樣隨時間變化的。
　 那么，要研究小車的速度隨時間變化的規律，我們該如何設計這個實驗？又要測量哪些物理量？選用什么器材？
一、實驗目的
1.進一步練習使用打點計時器.
2.會利用平均速度求瞬時速度.
3.會利用v－t圖像處理實驗數據，并根據圖像能計算小車的加速度和判斷小車的運動情況.
1.利用紙帶計算瞬時速度
以紙帶上某點為中間時刻點取一小段位移，用這段位移的平均速度表示這點的瞬時速度。
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圖象，圖線的斜率表示加速度，如果v-t圖象是一條傾斜的直線，說明小車的速度是均勻變化的。
t/s
5
10
15
20
25
0
20
40
60
80
v/m s-1
2.用v-t圖象表示小車的運動情況
二、實驗原理
打點計時器(帶導線)、交變電源、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、坐標紙、固定夾。
槽碼
小車
細繩
紙帶
打點計時器
一端附有定滑輪的長木板
三、實驗器材
1.如圖，把一端帶有定滑輪的長鋁板平放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面.鋁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。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)重新操作兩次.
四、實驗步驟
　　為了便于測量，舍棄開頭一些密集的點，從一個適當的點開始作為計數 0點，之后每隔 0.1s （或更短）取一個計數點進行測量，記入自己設計的表格。
　　計算本實驗中各點的瞬時速度，并記錄。
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
v1 / (m·s-1)
v2 / (m·s-1)
v3 / (m·s-1)
五、數據記錄
如何處理計算出來的數據？
六、數據處理
t/s 0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50
v/（m · s-1） 0.26 0.43 0.60 0.77 0.94
１．列表法
(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，并根據表格中的數據在坐標系中描點。
(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，如圖所示。
(3)觀察所得到的直線，分析物體的速度隨時間的變化規律。
×
×
×
×
×
Δt = 0.40 s
Δv = 0.675 m/s
２．圖像法
六、數據處理
3.求小車加速度的方法
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。
4.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。
六、數據處理
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
t/s
o
0.10
0.20
0.30
0.40
v/(m/s)
×
×
×
×
×
與縱軸的交點是什么意思？
如何求加速度
？
△t=0.4s
△V=？
0.2m/s
1.圖線的特點？
一條傾斜直線
2. 小車的運動規律？
速度隨時間均勻變化
3.如何求加速度？
4.a的特點？
不變
七、實驗結論
1.固定打點計時器時應讓限位孔處在長木板的中央位置；滑輪不能過高,細繩應與木板平行;
2.開始釋放小車時，應使小車靠近打點計時器;
3.先接通電源，待打點計時器打點穩定后，再釋放小車，當小車停止運動時及時斷開電源;
八、注意事項
4.實驗時要注意保護小車及滑輪，要避免它們被碰壞或跌壞。所以，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;
5.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;
6.打點結束后立即關閉電源.
八、注意事項
動手做實驗
　　除了利用打點計時器來設計這個實驗外，我們還可以利用什么來測量小車的瞬時速度？
　　還可以利用“位移傳感器”、“光電門”等技術手段更加精準的去測量小車的瞬時速度。
九、實驗創新
借助常用的數表軟件，可以迅速、準確地根據表中的數據作出v-t圖像，甚至能夠寫出圖像所代表的公式。下面一WPS表格軟件為例作簡要說明，有興趣的同學可以試一試。
在WPS表格軟件工作簿的某一列的單元格中依次輸入測量時間，在相鄰的一列輸入對應的速度值。用鼠標選中這些數據，按照“插入”中的“圖表”的提示就能一步步地得到所畫的圖像。
十一、用計算機繪制v-t圖像
課堂小結
1
3
2
4
實驗原理
實驗儀器
實驗步驟
數據分析
1.利用紙帶計算瞬時速度;
2.v-t圖象表示小車的運動;
打點計時器(帶導線)、交變電源、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、坐標紙、固定夾。
（1）v-t 圖像是一個理想化的運動模型
（2）小車的速度隨時間均勻變化
【典例】（2023·全國·高三專題練習）用電磁打點計時器“研究勻變速直線運動”的實驗中，打點計時器的工作頻率為50Hz，如圖所示的是一次記錄小車運動情況的紙帶，圖中A、B、C、D、E、F、G為相鄰的計數點，相鄰計數點間還有四個點未畫出。
（1）根據運動學有關公式可求得 vB=0.165m/s，vC=___________m/s，vD=0.263m/s；
典例分析
T
T
（2）利用求得的數值在下圖所示的坐標系中做出小車的v-t圖線（以打A點時開始計時），并根據圖線求出小車運動的加速度a=___________m/s2；（保留小數點后兩位）
典例分析
物理定律不能單靠“思維”來獲得，還應致力于觀察和實驗。
——普朗克

展開更多......

收起↑