資源簡介

(共26張PPT)
2.1實驗：探究小車速度隨時間變化的規律
在生活中，人們跳遠助跑、水中嬉戲、駕車行駛、短道速滑.
在自然界里，物體下落、鴿子飛翔、獵豹捕食、蝸牛爬行、螞蟻搬家……
這些運動中都有速度的變化．
物體的速度變化存在規律嗎？
怎樣探索速度隨時間變化的規律呢？
觀察與思考
一、實驗思路
1.實驗目的：
2.實驗方案：
觀察與思考
讓小車在木板上在重物的牽引下運動
槽碼牽引小車在長木板上運動
探究小車速度隨時間變化的規律.
觀察與思考
需要測量小車運動不同時刻的速度
測量位移和時間
刻度尺測量位移
由紙帶直接讀出時間
小車拖動紙帶運動，打點計時器打出點跡
二、實驗器材
槽碼
小車
細繩
紙帶
打點計時器
一端附有定滑輪的長木板
其他：
復寫紙
導線
刻度尺
學生電源
三、進行實驗
1.在長木板上固定打點計時器，并使滑輪伸出桌面，連接電路.讓小車停在靠近打點計時器的位置，安裝好紙帶，連接細繩和槽碼.
2.先啟動打點計時器，后釋放小車，打點完成后關閉電源，觀察紙帶的點跡是否清晰.
3.增減所掛的槽碼(或在小車上放置重物)，更換紙帶，再做兩次實驗.
4.實驗獲得的紙帶
視頻演示
四、數據分析
1.數據記錄 選取紙帶、確定計數點并進行測量
(1)在三條紙帶中選擇一條最清晰的紙帶.
(2)為了便于測量，一般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0.
(3)每5個點(相隔0.1 s)取1個計數點進行測量. (如下圖，相鄰兩點中間有4個點未畫出).
0.10s
0.10s
舍掉過于密集/不清晰的點
(4)根據前面所選的計數點直接測量各計數點到0點的距離：x1、x2、x3、x4、x5…，再計算出相鄰的兩個計數點間的距離：Δx1＝x1，Δx2＝x2－x1，Δx3＝x3－x2，Δx4＝x4－x3，Δx5＝x5－x4，…，填入自己設計的表中.
減小測量誤差
x1
x2
x3
x4
x5
Δx1
Δx2
Δx3
Δx4
Δx5
2.數據處理 求解并記錄各計數點的瞬時速度
(1)取該計數點相鄰兩計數點，算出此段的平均速度，該點的瞬時速度近似等于此段的平均速度( 注意估讀、單位以及有效數字).
T為相鄰兩個計數點間的時間間隔，若交變電源頻率為50 Hz，每5個點取一個計數點(中間隔4個點)，則T＝0.1 s.
(2)把各計數點的瞬時速度，填入表中標有“v1”的一行.同理，計算增減槽碼后兩次實驗的速度，分別填入表中標有“v2”和“v3”的兩行內.
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)
...
3.數據分析 測量示例
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) ／ 0.45 0.60 0.74 0.89 1.03 1.19
（1）小車速度隨時間的變化有什么規律？
小車速度逐漸變大，做加速運動
（2）如何形象地看出小車速度隨時間的變化的規律？
可以繪制小車運動的圖像來分析
思考與討論
(1)作出v－t圖像
①在坐標紙上建立坐標系，描出數據點；
②用一條平滑曲線(包括直線) “擬合”這些點，讓這條線通過盡可能多的點，不在線上的點均勻分布在曲線兩側，偏差比較大的點忽略不計.
v－t圖像的數據點基本分布在一條直線上.
0 0.1 0.2 0.3 0.4　0.5 0.6
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
t/s
v/(m·s-1)
(2)實驗結論
0 0.1 0.2 0.3 0.4　0.5 0.6
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
t/s
v/(m·s-1)
小車運動的v－t圖像是一條傾斜的直線，說明速度隨時間均勻增加，它們成“線性關系”，即小車運動的加速度不變.
0 0.1 0.2 0.3 0.4　0.5 0.6
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
t/s
v/(m·s-1)
(1)以作出的圖像為例，你能求出小車運動的加速度嗎？
=1.48 m/s
(2)那么能不能直接量出直線傾角，然后求其正切值來計算加速度？
不能，一般情況下兩坐標軸標度選取不一致
0.5 s
思考與討論
五、注意事項
觀察與思考
(1)要使紙帶、小車、拉線和定滑輪共線，安裝打點計時器時應注意什么？
使打點計時器的限位孔沿長木板的縱軸中心線方向。
(2)為了保證小車的運動距離，開始釋放小車的時候，應將小車放在什么位置？
小車應該靠近打點計時器。
(3)為了使打點計時器工作更穩定并提高紙帶的利用率，應如何操作？
先接通電源，后釋放小車。打點完畢，馬上關閉電源。
(4)為什么要增減所掛槽碼（或在小車上放置重物）重復操作兩次？
探究規律，減小實驗偶然性
1.操作實驗的過程的注意事項
2.數據處理的注意事項
(1)選取一條點跡清晰的紙帶，舍掉開頭點跡密集部分，選取適當的計數點(注意計數點與計時點的區別)，弄清楚所選的時間間隔T等于多少.
(2)不要分段測量各段距離，應盡可能地一次測量完畢(可統一測量出各計數點到計時起點的距離).
(3)在坐標紙上作v－t圖像時，注意坐標軸單位長度的選取，應使圖像大致布滿坐標紙.
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
在本實驗中，不需要測量小車和槽碼的質量，因此不需要天平，電磁打點計時器使用的是低壓交變電源，因此不需要直流電源，同時電磁打點計時器記錄了小車的運動時間，因此不需要秒表.測量點跡間的距離需要刻度尺，所以還需要的器材是：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___(填步驟前的字母)，應更正為________________
__________________；步驟合理的順序是________(填步驟前的字母).
C
先啟動電磁打點
計時器，再放開小車
BECDA
以上步驟有錯誤的是C，應先啟動電磁打點計時器，再放開小車.
根據組裝器材、進行實驗、數據處理的順序知，操作步驟順序為：BECDA.
2.某同學在做“探究小車速度隨時間變化的規律”實驗中，用打點計時器得到表示小車運動過程的一條清晰紙帶并使用一把毫米刻度尺測量了各點間距離，如圖所示，圖中四個數據中不符合正確讀數要求的是_____
(填數值).若紙帶上兩相鄰計數點間均有4個點未畫出，已知打點計時器所用電源的頻率為50 Hz，則B點對應的小車速度大小vB＝_____ m/s，小車運動的加速度大小a＝_____ m/s2.(后兩空均保留兩位有效數字)
5.4
0.17
0.20
毫米刻度尺測量結果應準確到1 mm，估讀到0.1 mm，所以不符合正確讀數要求的是5.4.
3.在做“實驗：探究小車速度隨時間變化的規律”中，算出各計數點小車的瞬時速度如下表：
計數點序號 1 2 3 4 5 6
計數點對應的時刻t/s 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
小車的瞬時速度v/(cm·s－1) 44.0 62.0 81.0 100.0 110.0 168.0
計數點序號 1 2 3 4 5 6
計數點對應的時刻t/s 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
小車的瞬時速度v/(cm·s－1) 44.0 62.0 81.0 100.0 110.0 168.0
為了算出小車的加速度，最好的方法是
A.根據任意兩個計數點的速度，用公式算出加速度
B.依次算出連續兩個計數點間的加速度，算出平均值作為小車的加速度
C.根據實驗數據畫出v－t圖像，量出其傾角α，由公式a＝tan α算出加速度
D.根據實驗數據畫出v－t圖像，由圖像上任意兩點所對應的速度，用公式
a＝ 算出加速度
√
根據任意兩個計數點的速度，用公式算出加速度，偶然誤差較大，實驗誤差較大，故A錯；
依次算出連續兩個計數點間的加速度，算出平均值作為小車的加速度，不能有效的剔除誤差較大的點，故B錯；
當縱坐標取不同的標度時，圖像的傾角就會不同，故C錯.
只有利用實驗數據畫出對應的v－t圖像，才可以充分利用測量數據，減少偶然誤差，故D正確.
探究小車速度隨時間的變化規律
一、實驗思路
二、實驗器材
三、進行試驗
四、數據分析
五、注意事項
槽碼牽引小車在長木板上運動，分析紙帶，計算小車不同時刻瞬時速度
圖像法：做出小車運動的v－t圖像
學生電源、打點計時器、小車
槽碼、紙帶、一端附有定滑輪的長木板、刻度尺
實驗步驟1、2、3、4
操作步驟注意事項
數據分析注意事項

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