2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修1 第2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(4)课件

第二章1实验：探究小车速度随时间变化的规律\n1.利用纸带计算瞬时速度：以纸带上某点为中间时刻取一小段位移,用这段位移的表示这点的瞬时速度.2.用v－t图象表示小车的运动情况：以速度v为、时间t为建立直角坐标系,用描点法画出小车的v－t图象,图线的表示加速度的大小,如果v－t图象是一条倾斜的直线,说明小车的速度是的.一、实验原理平均速度纵轴横轴倾斜程度均匀变化\n二、实验器材打点计时器、、纸带、一端附有定滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、、坐标纸.交流电源刻度尺\n1.如图1所示,把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面,打点计时器固定在长木板没有滑轮的一端,连接好电路.三、实验步骤图1\n2.把一条细绳拴在小车上,使细绳跨过滑轮,下面挂上适当的钩码,把纸带穿过打点计时器,并把纸带的一端连在小车的后面.3.把小车停在打点计时器的位置,先,后(填“接通电源”或“释放小车”),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.4.换上新纸带,重复操作两次.靠近接通电源释放小车\n四、数据处理1.采集数据如图2所示,一般不是直接测量相邻两个计数点间的距离,而是先测量出各个计数点到计时零点的距离x1、x2、x3、x4、x5,再计算出相邻的两个计数点的距离.Δx1＝x1,Δx2＝x2－x1,Δx3＝x3－x2,Δx4＝x4－x3,Δx5＝x5－x4.图2\n2.求解速度(1)各计数点对应的瞬时速度用平均速度来代替,即v1＝,v2＝,…T为相邻两个计数点间的时间间隔,若每5个点取一个计数点(中间隔4个点),则T＝0.1s.\n(2)设计表格并记录相关数据位置1234567时刻t/s0.10.20.30.40.50.60.7v/(m·s－1)3.作出小车运动的v－t图象(1)定标度：坐标轴的标度选取要合理,应使图象大致布满坐标纸.(2)描点：在坐标纸上描出各个坐标点的位置.(3)连线：用一条平滑的曲线或直线“拟合”这些点.\n4.分析数据并求出加速度(1)如果画出的v－t图象是一条倾斜的直线,说明小车做速度均匀变化的直线运动.表示开始计时时小车的速度——初速度.(2)求出小车的加速度在v－t图象上任意取两个间隔较远的点(这两个点不一定是我们表格中已测得的点),找出它们的坐标值,然后把它们的坐标值代入公式a＝___中求出加速度,即用图线的求加速度.图象和纵轴的交点斜率\n1.开始释放小车时,应使小车(填“靠近”或“远离”)打点计时器.2.先,等打点稳定后,再(填“接通电源”或“释放小车”).3.打点完毕,立即关闭电源.五、注意事项靠近接通电源释放小车\n4.选取一条点迹清晰的纸带,舍掉开头点迹密集部分,选取适当的计数点(注意计数点与计时点的区别),弄清楚所选的时间间隔T等于多少.5.要逐次测量各段距离,应尽可能地一次测量完毕.6.在坐标纸上画v－t图象时,注意坐标轴单位长度的选取,应使图象大致布满坐标纸.\n实验原理及操作例1(多选)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,下列说法正确的是A.通过调节滑轮的高度,使小车、纸带、细绳和定滑轮上边缘在一条直线上B.坐标轴单位长度越小越好C.开始前要先接通电源后松开纸带,打完点要先断开电源后取纸带D.钩码的质量越大越好√√\n解析实验中调节滑轮的高度使小车、纸带、细绳和定滑轮上边缘在一条直线上,可以减小误差,A正确；要适当地选取坐标轴的单位长度,使图象尽量分布在坐标平面中央,B错误；开始前要先接通电源后松开纸带,打完点要先断开电源后取纸带,C正确；钩码的质量要适中,不要太大也不要太小,D错误.\n例2在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,如图3所示为一次记录小车运动情况的纸带,图中A、B、C、D、E为相邻的计数点(A点为第一个点),相邻计数点间的时间间隔T＝0.1s.图3(1)根据__________________________________________计算各点的瞬时速度,则vD＝______m/s,vC＝_____m/s,vB＝_____m/s.某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度3.902.641.38\n解析若时间较短,平均速度可以代替中间时刻的瞬时速度.\n(2)在如图4所示坐标系中画出小车的v－t图线,并根据图线求出a＝________.图4答案图象见解析图12.6m/s2\n解析由上述数据画出小车的v－t图象如图所示,\n(3)将图线延长与纵轴相交,交点的速度的物理意义：________________________________.表示零时刻小车经过A点的速度大小解析将图线延长后,与纵轴的交点的速度表示零时刻小车经过A点的速度大小.\n1.处理纸带时,一定要分清计时点和计数点,搞清计数点之间的时间间隔T.2.利用极限思想将平均值过渡到瞬时值是物理学中常用的方法.纸带上某点的瞬时速度等于以此为中心的前、后相邻两点间的平均速度.3.标度的选择要结合数据及其分布特点制定,以使图象在坐标系中合理分布,大小适中.\n1.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,某同学进行了以下实验操作步骤,试找出其中错误和遗漏的步骤(遗漏步骤可编上序号G).A.拉住小车,将小车移到靠近打点计时器的一端后,放开小车,再接通电源B.将打点计时器固定在长木板无滑轮的一端,并接好电路C.把一条细绳拴在小车上,细绳跨过定滑轮,下面挂上适当的钩码D.取下纸带,再断开电源E.将纸带固定在小车尾部,并穿过打点计时器的限位孔F.从所打的纸带中选取理想的纸带进行测量分析12\n错误和遗漏：①_______________________________；②_______________________________；③G.___________________________；正确的步骤顺序为____________.12答案A中应先接通电源,再放开小车D中应先断开电源,再取下纸带换上新纸带,重复操作两次BECADGF\n2.如图5所示是某同学用打点计时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带,纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出,其中x1＝7.05cm、x2＝7.68cm、x3＝8.33cm、x4＝8.95cm、x5＝9.61cm、x6＝10.27cm.12图5(1)下表列出了打点计时器打下B、D、F三点时小车的瞬时速度,请在表中填入打点计时器打下C、E两点时小车的瞬时速度(保留三位有效数字).位置BCDEF速度(m·s－1)0.7370.8640.9940.8010.928答案\n12答案图6(2)以A点为计时起点,在图6中画出小车的速度—时间关系图线.答案如图所示\n12答案(3)根据你画出的小车的速度—时间关系图线计算出小车的加速度a＝__________________m/s2(保留两位有效数字).0.63(0.61～0.66均可)