《实验：探究小车速度随时间变化的规律》优教课件.ppt

高中物理系列授课课件 教育资源中心 张玲 2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 回顾与思考 1.打点计时器的结构如何？ 2.用打点计时器测小车速度需要哪些实验器材、实验步骤？ 3.可以用打点计时器研究小车的运动吗？ 用打点计时器研究小车在重物牵引下的运动，探究小车速度随时间变化的规律 2 进一步练习打点计时器的使用、纸带的数据处理和瞬时速度的测量方法 1 能运用 v-t 图象探究小车速度随时间变化的规律 3 实验目的 实验原理 利用打出的纸带，计算出多个点的瞬时速度，分析速度和时间的关系。 （1）计算各计数点小车的速度，应在计数点附近取一个很短的时间 ?t，用?t 内的平均速度作为该计数点的瞬时速度。 （2）描点法作出小车的 v-t 图象，图线斜率表示加速度。若 v-t 图象是一条倾斜直线，说明小车的速度是均匀变化的。 学习目标 实验器材 附有滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、打点计时器、纸带（复写纸）、刻度尺、低压交流学生电源、导线、坐标纸。 实验步骤 （1）如图所示，把一端附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。 学习目标 （2）把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行，然后把纸带穿过打点计时器，并把纸带的另一端固定在小车的后面。调节滑轮高度，使细绳与木板平行。 （3）使小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，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系列点，再按同样的方法（不改变钩码个数）打出两条纸带。从这三条纸带中选择一条最清晰的，记录为纸带 I。 （4）增加一个钩码，按上述方法打出纸带 II。 （5）在打纸带 I 的基础上减少一个钩码，打出纸带 III。 （6）实验完毕，整理器材。 学习目标 5.注意事项 （1）牵引小车的钩码质量要适宜。如质量过大，纸带上打出的点太稀疏；如质量过小，打出的点过于密集，都不便于测量距离。通常以能在 50 cm 长的纸带上清楚地取得 6~8 个计数点为宜。 （2）实验前，应让小车停在靠近打点计时器的位置，这样可以最大限度地利用纸带的有限长度。 （3）实验时，应先启动打点计时器，后释放小车。 （4）要避免小车和滑轮相碰，在小车到达滑轮前要及时用手按住小车。 （5）打完一条纸带要立即关闭电源，避免其因线圈过热而损坏。 学习目标 关于实验操作的两点提醒 1.电磁打点计时器使用的电源是低压交流电源，电火花计时器使用的电源是 220 V 交流电源。 2.若纸带上点迹过密，可适当增大小车运动的加速度。 学习目标 思考 1.长木板是否必须两端一样高或一端高一端低？ 不要求，只要能保证小车在恒力作用下运动即可，长木板平放或使没有滑轮的一端垫高均可。 2.实验中为什么要换上新纸带，重复操作两次？ 因实验过程中存在误差，打的纸带条数越多，选择范围就越大。从中选取点迹清晰，点间距疏密变化均匀，打点范围适当大些的纸带进行处理。 学习目标 实验数据处理 1.挑选纸带并测量 选取纸带，每 5 个点（相隔 0.1 s）取一个计数点进行测量。 测量各个计数点到计时起点的距离 x1、 x2、 x3、…，如图所示，然后计算出两个相邻计数点间的距离 ? x1= x1，? x2= x2－ x1，? x3= x3－ x2，…，这样可以减小相对误差。 学习目标 2.瞬时速度的计算 （1）计算方法：时间间隔很短时，可用某段时间的平均速度表示这段时间内某一时刻的瞬时速度。 （2）设计表格并记录相关数据 钩码质量 位置编号 0 1 2 3 4 5 6 7 时刻 t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 m1 v1 / （m·s-1） m2 v2 / （m·s-1） m3 v3 / （m·s-1） 学习目标 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，应使图象大致分布在坐标平面中央。 （2）描点：在坐标系中确定出各个坐标点的位置。 （3）连线：用一条曲线或直线拟合这些点。 关于 v-t 图象的两点提醒 1.与纵轴交点的纵坐标表示开始计时时小车的速度，即初速度。 2.图线的倾斜程度反映了小车速度变化的快慢，即加速度的大小。 学习目标 思考 由实验得出的 v-t 图象如图所示，结合图象进一步分析小车运动的速度随时间变化的规律。 小车运动的 v-t 图象是一条倾斜的直线，那么当时间增加相同值 ?t 时，速度也会增加相同值 ?v。那么可得出结论：小车的速度随时间均匀增加（或变化）。 O t v ?v ?t ?t ?t ?v ?v 学习目标 利用纸带求解加速度 方法一：依照各相邻计数点间的加速度求解 依次计算各计数点的瞬时速度→相邻计数点间的加速度→加