第1节《实验：探究小车速度随时间变化的规律》上课用.ppt

* . . . 第二章 匀变速直线运动的研究 第一节 实验：探究小车速度随时间 变化的规律 复习回顾 时间、位移 1. 打点计时器可以直接测量什么物理量? 2. 通过打点计时器可以间接测量什么物理量？ 两点间的平均速度 某点的瞬时速度 加速度 一、实验目的 1．用打点计时器研究小车在重物牵引下的运动。 2．探究小车速度随时间变化的规律。 二、实验原理 1．求纸带上某点迹瞬时速度一般用一小段时间内的平均速度代替。 2． v －t 图象上，图线的倾斜程度表示加速度的大小，根据纸带上求出的各点的瞬时速度在 v－t 图象上作出图象，求出加速度，说明物体所做的运动。 实验器材 低压交流电源，刻度尺 钩码 小车 细绳 纸带 打点计时器 一端附有定滑轮的长木板 三、实验器材 复写纸片 四、实验步骤 1．如图所示，把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路。 2．把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上钩码，把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车的后面。 3．把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，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列小点，打完一条纸带后立即关闭电源 4．换上新的纸带，重复实验两次。 5．增减所挂钩码，按以上步骤再做两次实验。 处理的纸带 舍掉开头过于密集的点，从清楚的点开始,若纸带上点与点之间的距离较小，每五个计时点取一个计数点 ,依次标号为0，1，2，3，4，5 （间隔不再是0.02s）（但要看具体情况灵活选定）； 0.10s 0.10s 过于密集/不清晰的点 问题1：怎样分析和选取纸带上的点？ 处理的纸带 例：求3这个计数点的速度： △x 4 -△x 2 v3 = v24 = ——— = ————— 2△t △x 24 2△t △t为多少? △x1 △x2 △x3 △x4 △x5 问题2：如何计算出所取点的瞬时速度？ 数据处理:列表法 小车的瞬时速度随时间增大而增大。 思考:小车的具体运动规律是什么? - - 0.201 0.280 0.432 0.355 0.512 同理，可求出另外两条纸带的情况 2．图象法 (1) 在坐标纸上建立直角坐标系，横轴表示时间，纵轴表示速度，并根据表格中的数据在坐标系中描点。 (2) 画一条直线 ，让这条直线通过尽可 能多的点，不在线上的点均匀分布在直 线的两侧，偏差比较大的点忽略不计， 如图所示。 (3) 观察所得到的直线，分析物体的速 度随时间的变化规律。 (4) 据所画 v－t 图象求出其斜率，就是小车运动的加速度。 ①取任意两组数据求出Δv 和Δt ，然后代 入 求解。 ②在v —t 图象上取一段时间Δt（尽量取 大一些），找出Δt 对应的Δv ，代入 求解。 （画图时让不在直线上的点尽可能等量地分布在直线两侧，就是为了使偏大或偏小的误差尽可能地抵消，所以图象也是减小误差的一种手段，也就是说应该用图象上的点，而不是用实验所得到的数据） 哪一种方法更好？ 如何利用v I t图求加速度 △v a = —— △t △v a = —— △t 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) × × × × × 与纵轴的交点是什么意思？ 如何求加速度？ △t=0.4s △V=？ 0.2m/s 推论：做匀变速直线运动的物体，在任意两个连续相等的时间T内，位移之差是一个恒量：Δx＝xn－xn-1＝aT2，扩展：xm-xn=(m-n)aT2 应用：分析纸带时常用此方法及规律 (1)判断物体是否做匀变速直线运动 (2)逐差法求加速度 如果物体做匀变速直线运动，即a恒定，则Δx为一恒量，这一结论反过来也成立，即如果所打纸带在任意两个相邻相等时间内位移差相等，则说明物体做匀变速直线运动。 为了减小偶然误差 如果纸带上测得连续6个相同时间T内的位移x1、x2、x3、…、x6，如图所示。 则 x4－x1＝（4-1）aT2＝3aT2 x5－x2＝（5-2）aT2＝3aT2 x6－x3＝（6-3）aT2＝3aT2 小车的速度随时间均匀增加 所以小车做匀加速直线运动 实验结论 1．固定打点计时器时应让限位孔处在长木板的中央与滑轮共线位置。滑轮不能过高 , 使细绳与木板平行。 2．先接通电源，等打点稳定后 , 再释放小车。打点完毕 ，立即断开电源。 3．开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器。要防止钩码落地，避免小车跟滑轮相碰，当小车到达滑轮前及时用手按住