資源簡介

(共22張PPT)
§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
知識回顧
打點計時器可以測量什么物理量？
位移、時間 （測量位移與時間的儀器）
位移——用刻度尺測量
時間——兩點的時間間隔為0.02s
通過打點計時器打出的紙帶可以間接求什么物理量？
可以求兩點間的平均速度→一點的瞬時速度→加速度
知識回顧
【例】下圖為某次實驗打出的一條紙帶，圖中標出了各點到0點的距離，請求出打點2、點4的瞬時速度及物體運動的加速度。
一、提出問題
物體的運動通常是比較復雜的。放眼所見，物體的運動規律各不相同。
我們如何探索物體運動所蘊含的規律呢？
要探究一個物體的運動隨時間變化的規律，必須知道物體在不同時刻的速度，直接測量瞬時速度是比較困難的，我們可以借助打點計時器先記錄物體在不同時刻的位置，再通過對紙帶的分析，計算得到各個時刻的瞬時速度。
二、設計實驗
需要哪些儀器？
打點計時器、學生電源、導線、試驗小車、細繩、紙帶、復寫紙、帶滑輪長木板
實驗原理示意圖
二、設計實驗
三、進行實驗
1．按照實驗裝置圖，把一端帶有定滑輪的長木板平放在實驗桌上，并使定滑輪伸出桌面，把打點計時器固定在長木板上沒有定滑輪的一端，連接好電路。
2．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。
3．把小車停在靠近打點計時器的位置，啟動計時器，然后放開小車，讓它拖著紙帶運動，打點計時器會在紙帶上打下一行小點，隨后，立即關閉電源。
4．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。
四、注意事項
1．細繩應該與長木板的表面平行。
2．為防止槽碼落地，且避免小車跟滑輪相碰，可在長木板有滑輪的一端裝上帶彈簧的釘子(或橡皮泥)。
3．開始放開小車時，應使小車靠近打點計時器。
4．先啟動打點計時器，再放開小車。
5、打完一條紙帶后要立即關閉電源，再取下紙帶。
五、數據處理
問題一：怎樣選取紙帶上的點？
開頭過于密集的點舍掉，從清楚的點開始,每隔五個間隔取一個計數點，(每兩個計數點之間的時間間隔是0.1s）。
0
1
2
3
五、數據處理
問題二：如何計算出所取點的瞬時速度？
用求平均速度的方法來代替（用計算較準確的平均速度來代替。
0
1
2
3
1.2cm
1.6cm
2.0cm
2.4cm
平均速度 → 瞬時速度（如何測△x）
0
1
2
3
1.2cm
1.6cm
2.0cm
2.4cm
位置 0 1 2 3
時刻t/s 0.00 0.10 0.20 0.30
速度v/m·s-1 0.30 0.40 0.50 0.60
五、數據處理
問題三：如何處理計算出來的數據？
1、將實驗數據填入設計好的表格中。
五、數據處理
問題三：如何處理計算出來的數據？
1、將實驗數據填入設計好的表格中。
2、根據所得數據，選擇合適的標度建立坐標系（讓圖象盡量分布在坐標系平面的大部分面積）
3、描點：觀察和思考點的分布規律。
4、擬合：從點的分布可以有很大把握地說這些點應該在一條直線上，用直線擬合，讓盡可能多的點處在直線上，不在直線上的點應對稱地分布在直線兩側。
五、數據處理
問題三：如何處理計算出來的數據？
v/m·s
0.10
-1
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
t/s
0.10
0
0.20
0.30
.
.
.
.
v/m·s
0.10
-1
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
t/s
0.10
0
0.20
0.30
①
②
③
圖像跟縱軸的交點表示什么？圖像的傾斜程度表示什么？
三次實驗在同一坐標紙上可以作出三條直線，為什么傾斜程度不同？
思考
典例探究
例1　在“探究小車速度隨時間變化的規律”的實驗中，用打點計時器在紙帶上打的點記錄了小車的運動情況。某同學做此實驗時的步驟如下：
A．拉住紙帶，將小車移至靠近打點計時器處，放開紙帶，再接通電源；
B．將打點計時器固定在長木板上，并接好電路；
C．把一條細繩拴在小車上，細繩跨過滑輪，下面掛上適當的槽碼；
D．小車停止運動后，直接取下紙帶；
E．將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔
F．換上新紙帶，再重復操作兩次，然后從各紙帶中選取一條點跡清晰的進行數據處理。
(1)請指出其中錯誤或有遺漏的步驟并改正：
①_________________________________；
②____________________________。
(2)將以上步驟完善后，其合理的順序為______________。
A中應先接通電源，再放開紙帶
D中取紙帶前應先斷開電源
BECADF
規范解答　實驗過程中應先接通電源，再放開紙帶；取紙帶前應先斷開電源，所以錯誤或有遺漏的步驟是A、D。該實驗步驟的合理順序為BECADF。
例2 某同學在“探究小車速度隨時間變化的規律”的實驗中，用打點計時器記錄了被小車拖動的紙帶的運動情況，在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個計數點，其相鄰計數點間的距離如圖1所示，每兩個相鄰的計數點之間還有4個點未畫出，打點計時器所接交流電源的頻率為50 Hz。
(1)試根據紙帶上各個計數點間的距離，計算出打下B、F兩個點時小車的瞬時速度，并將計算結果填入下表中(保留三位有效數字)。
(2)以A點為計時起點，將B、C、D、E、F對應各個時刻的瞬時速度標在圖2的直角坐標系中，并作出小車的瞬時速度隨時間變化的關系圖線。
vB vC vD vE vF
數值(m/s) 0.479 0.560 0.640
0.400
0.721
(3)由所作速度—時間圖像可得出的結論是：___________________________。
(4)根據v t圖像判斷，在打計數點A時，小車的速度vA＝________ m/s。
小車的速度隨時間均勻增加
0.320
(1)處理紙帶時，要分清計時點和計數點，搞清相鄰的兩個計數點之間的時間間隔T。
(2)紙帶上某點的瞬時速度近似等于以該點為中間時刻的前、后相鄰兩計數點間的平均速度。
(3)作v t圖像時，注意坐標軸單位長度的選取，使v、t數據點盡量分布在整個坐標平面。
(4)作圖時要先判斷圖像的大體走勢，然后用平滑曲線(包括直線)“擬合”坐標系中的點，難以落在曲線上的點要大致均勻地分布在曲線兩側，偏離曲線較遠的點應舍去。
[跟進訓練]　一個實驗小組做“探究小車速度隨時間變化的規律”的實驗。
(1)某同學發現用一條紙帶穿過電磁打點計時器有圖1中的兩種穿法，他感到有點猶豫。你認為________(填“甲”或“乙”)的穿法效果更好。
(2)完成實驗后，小明用刻度尺測量紙帶點間距離時如圖2所示，B點的讀數是________ cm，已知打點計時器每隔0.02 s打一個點，則B點對應的速度vB＝________ m/s。(結果均保留三位有效數字)
甲
3.00
1.35　
(3)該實驗小組中的四位同學利用同一條紙帶，分別作出了如下所示的四幅v t圖像，其中最規范的是________。
A

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