（2021新人教版）高中物理必修第一册2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律ppt课件.ppt

1、2.1实验：探究小车速度随实验：探究小车速度随 时间变化的规律时间变化的规律 物体的运动通常是比较复杂的，物体的运动规律各物体的运动通常是比较复杂的，物体的运动规律各 不相同。不相同。 导弹发射导弹发射老虎捕食老虎捕食滑板车滑板车 滑板车、导弹发射、滑板车、导弹发射、老虎老虎捕食等这些运动中都有速捕食等这些运动中都有速 度的变化。度的变化。 怎样探索速度随时间变化的规律呢？怎样探索速度随时间变化的规律呢？ 寻求一种运动的特点和规律，一般要从某个具体寻求一种运动的特点和规律，一般要从某个具体 事例开始。这一节我们研究小车在重物牵引下的运动，事例开始。这一节我们研究小车在重物牵引下的运动， 看看小

2、车的速度是怎样随时间变化的。看看小车的速度是怎样随时间变化的。 要想知道速度随时间变化要想知道速度随时间变化 的规律，必须知道物体在一系的规律，必须知道物体在一系 列不同时刻的速度。我们可以列不同时刻的速度。我们可以 用用频闪相机频闪相机拍下运动的变化，拍下运动的变化， 但是这样还不故精确，为此我但是这样还不故精确，为此我 们要借助们要借助打点计时器打点计时器。 一、实验思路一、实验思路 要探究一个物体的运动随时间变化的规律，必须知要探究一个物体的运动随时间变化的规律，必须知 道物体在不同时刻的速度，道物体在不同时刻的速度，直接测量瞬时速度是比较困直接测量瞬时速度是比较困 难的难的，我们可以借

3、助，我们可以借助打点计时器先记录物体在不同时刻打点计时器先记录物体在不同时刻 的位置的位置，再通过对纸带的分析，计算得到相应时刻的，再通过对纸带的分析，计算得到相应时刻的瞬瞬 时速度时速度。 1 1、如何设计此实验？、如何设计此实验？ 把一端带有把一端带有滑轮滑轮的长木板的长木板平放平放在实验桌上，木板上放在实验桌上，木板上放 一个可以左右移动的一个可以左右移动的小车小车，小车，小车一端连接穿过打点计时器一端连接穿过打点计时器 的纸带的纸带，另一端连接绕过滑轮系有槽码的细绳另一端连接绕过滑轮系有槽码的细绳。小车在槽。小车在槽 码的牵引下运动，通过研究纸带上的信息，就可以知道小码的牵引下运动，通

4、过研究纸带上的信息，就可以知道小 车运动的速度是怎样随时间变化的。车运动的速度是怎样随时间变化的。 滑轮滑轮 小车小车 槽码槽码 纸带纸带 打点计时器打点计时器 细绳细绳 长木板长木板 2 2、需要测量哪些物理量？、需要测量哪些物理量？ 012 34 5 DE FG x t 用直尺测量各个计数点间的距离，或各计数点到用直尺测量各个计数点间的距离，或各计数点到0 0点点 的距离。的距离。 3 3、选用什么器材？、选用什么器材？ 电磁打点计时器，电磁打点计时器，6v6v低压电源，复写纸，导线，一低压电源，复写纸，导线，一 段带有滑轮的长木板，小车，细绳，钩码，刻度尺，坐段带有滑轮的长木板，小车，细

5、绳，钩码，刻度尺，坐 标纸（标纸（用来做用来做v-t图像图像）。）。 二、进行实验二、进行实验 把一端带有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑把一端带有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑 轮伸出桌面，轮伸出桌面，打点计时器固定打点计时器固定在长木板在长木板没有滑轮的一没有滑轮的一 端端，连接好电路。，连接好电路。 让小车一端连接穿过打点计时器的纸带，另一端连让小车一端连接穿过打点计时器的纸带，另一端连 接绕过滑轮系有槽码的细绳，把小车停在靠近打点计接绕过滑轮系有槽码的细绳，把小车停在靠近打点计 时器的位置。时器的位置。 先接通电源启动计时器，然后放开小车，让它拖着纸先接通电源启动计时器，然后放开

6、小车，让它拖着纸 带运动，打点计时器在纸带上打下一行小点。随后，立带运动，打点计时器在纸带上打下一行小点。随后，立 即关闭电源。即关闭电源。 增减所挂的槽码（或在小车上放置重物），更换纸带，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。再做两次实验。 1 1、开始释放小车的时候，小车应该靠近打点计时器。、开始释放小车的时候，小车应该靠近打点计时器。 2 2、先通电，后释放小车。、先通电，后释放小车。 3 3、打点完毕，马上关闭电源。、打点完毕，马上关闭电源。 4 4、钩码的质量要适中，不能质量太大，也不能质量太小。、钩码的质量要适中，不能质量太大，也不能质量太小。 5 5、实

7、验时要注意保护小车及滑轮，要避免它们被碰坏或、实验时要注意保护小车及滑轮，要避免它们被碰坏或 跌坏。跌坏。 注意事项注意事项 三、数据记录三、数据记录 为了便于测量，为了便于测量， 舍掉纸带开头一舍掉纸带开头一 些过于密集的点，些过于密集的点， 找一个适当的点找一个适当的点 作为计时起点。作为计时起点。 可选择相隔可选择相隔 0.1s（也就是相（也就是相 隔四个点）的若隔四个点）的若 干计数点进行测干计数点进行测 量。量。 记入自己设计的表格，利用第一章第记入自己设计的表格，利用第一章第3节所学的方节所学的方 法得出各计数点的瞬时速度，填入表法得出各计数点的瞬时速度，填入表1中标有中标有“v1

8、”的的 一行。一行。 时间 离点左右相邻的两点的距 t x 位置编号位置编号0123456、 时间时间t/s00.10.20.30.40.50.6 v1（ms-1） v2（ms-1） v3（ms-1） 、 同理，计算增减槽码后两次实验的速度，分别填同理，计算增减槽码后两次实验的速度，分别填 入表入表1 1中标有中标有“v2 ”和和“v3 ”的两行内。的两行内。 你能否从表格中的数据看出小车速度随时间变化的你能否从表格中的数据看出小车速度随时间变化的 定量关系？如果不能，怎么办？定量关系？如果不能，怎么办？ 四、数据分析四、数据分析 1 1、以、以时间时间t为横轴、速度为横轴、速度v为纵轴、为纵

9、轴、建立直角坐标系。建立直角坐标系。 2 2、根据表、根据表1 1中的中的v、t数据，在坐标系中数据，在坐标系中描点作出描点作出v-t图像。图像。 3 3、通过观察、思考，找出这些点的、通过观察、思考，找出这些点的分布规律分布规律。 4 4、让、让尽可能多的点处在直线上尽可能多的点处在直线上，不不在直线上的点在直线上的点应对应对 称称地分布在直线地分布在直线两侧两侧。 可以考虑用可以考虑用v-t 图像分析速度图像分析速度v与时间与时间t的定量关系。的定量关系。 v(m/s) t/s 00.10.20.30.40.5 0.6 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 t/s v/(m.s-

10、1) t1 v1 v2 t2 2 1 1 1 /2 . 1 05. 03 . 0 /4 . 0/7 . 0 sm ss smsm t v a 2 2 2 2 /2 . 1 3 . 05 . 0 /7 . 0/0 . 1 sm ss smsm t v a 21 aa 舍去！舍去！ 小车的速度随时间均匀增加，即小车在做匀加速直小车的速度随时间均匀增加，即小车在做匀加速直 线运动。线运动。 图线为一条倾斜的直线；图线为一条倾斜的直线；实验结论：实验结论： 用计算机绘制用计算机绘制v-t图像图像 借助常用的数表软件，可以迅速、准确地根据表中的数据作出借助常用的数表软件，可以迅速、准确地根据表中的数据作

11、出v-t图像，甚图像，甚 至能够写出图像所代表的公式。下面一至能够写出图像所代表的公式。下面一WPS表格软件为例作简要说明，有兴趣表格软件为例作简要说明，有兴趣 的同学可以试一试。的同学可以试一试。 在在WPS表格软件工作簿的某一列的单元格中依次输入测量时间，在相邻的表格软件工作簿的某一列的单元格中依次输入测量时间，在相邻的 一列输入对应的速度值。用鼠标选中这些数据，按照一列输入对应的速度值。用鼠标选中这些数据，按照“插入插入”中的中的“图表图表”的的 提示就能一步步地得到所画的图像。提示就能一步步地得到所画的图像。 操作过程中操作过程中WPS会要求确定会要求确定“图表类型图表类型”，这时可以

12、选择，这时可以选择“平滑散点图平滑散点图”； 还会出现还会出现“添加趋势线添加趋势线”的对话框，里面也有一个的对话框，里面也有一个“类型类型”标签，其中有几种标签，其中有几种 可选择的函数。由于我们这个实验的数据几乎分布在一条直线上，所以应可选择的函数。由于我们这个实验的数据几乎分布在一条直线上，所以应 该选择该选择“线性线性”类型。类型。 一、实验思路 把一端带有滑轮的长木板平放在实验桌上，木板上放一个可以 左右移动的小车，小车一端连接穿过打点计时器的纸带，另一端连 接绕过滑轮系有槽码的细绳。小车在槽码的牵引下运动，通过研究 纸带上的信息，就可以知道小车运动的速度是怎样随时间变化的。 实验器

13、材有：电磁打点计时器，6v低压电源，复写纸，导线， 一段带有滑轮的长木板，小车，细绳，钩码，刻度尺，坐标纸 （用来做v-t图像）。注意不需要用秒表。 二、进行实验（实验步骤） 把一端带有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。 让小车一端连接穿过打点计时器的纸带，另一端连接绕过滑轮 系有槽码的细绳，把小车停在靠近打点计时器的位置。 先接通电源启动计时器，然后放开小车，让它拖着纸带运动，打 点计时器在纸带上打下一行小点。随后，立即关闭电源。 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。 注意事项： 1、开始释放小车的时

14、候，小车应该靠近打点计时器。 2、先通电，后释放小车。 3、打点完毕，马上关闭电源。 4、钩码的质量要适中，不能质量太大，也不能质量太小。 5、实验时要注意保护小车及滑轮，要避免它们被碰坏或跌坏。 三、数据记录（处理纸带） 为了便于测量，舍掉纸带开头一些过于密集的点，找一个 适当的点作为计时起点。在纸带起始端附近，取一个开始的计数 点为0下面连续四个点为一个计数点。 以纸带上某点为中间时刻取一小段位移，用这段位移的平均 速度表示这点的瞬时速度。 计数点瞬时速度的求法 时间 离点左右相邻的两点的距 t x 四、数据分析 v-t图像做法：通过观察、思考，找出这些点的分布规律， 让尽可能多的点处在直线上，不在直线上的点应对称地分布在 直线两侧。 小车的速度随时间均匀增加，即小车在做匀加速直线运动。 图线为一条倾斜的直线；实验结论：