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1、人教版(2019)必修第一册物理高中2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律2.1 实验：探究小车速度随时间变化实验：探究小车速度随时间变化的规律的规律 心若有所向往，何惧道阻且长一、选取纸带一、选取纸带心若有所向往，何惧道阻且长OABCDEOOABCDEO二、取点二、取点1、每打三个点取一个点、每打三个点取一个点2、每打两个点取一个点、每打两个点取一个点问题：两种情况中，问题：两种情况中，BC之间的时间之间的时间t1是多少？是多少？OA之间的时间间隔之间的时间间隔t2为多少？为多少？心若有所向往，何惧道阻且长计算某点的瞬时速度（计算某点的瞬时速度（当当t 较小，瞬时速度近似等于平均速度较小
2、，瞬时速度近似等于平均速度）0 A B C D E 近似法求瞬时速度时，求解五个点的瞬时速度，近似法求瞬时速度时，求解五个点的瞬时速度，其实实际要取几个点呢？其实实际要取几个点呢？三、回顾瞬时速度的求解三、回顾瞬时速度的求解问题：如何求问题：如何求A点和点和D点的瞬时速度？点的瞬时速度？（刻度尺测量位移时，切记估读）（刻度尺测量位移时，切记估读）心若有所向往，何惧道阻且长例：求例：求3这个计数点的速度这个计数点的速度T为多少为多少?x1x2x3x4x5处处理理的的纸纸带带心若有所向往，何惧道阻且长（1 1）完成表格）完成表格位置编号位置编号O O1 12 23 34 4位移位移 x x（m m
3、）时间间隔时间间隔t t（s s）时刻时刻t/st/s瞬时速度瞬时速度V/(m/s)V/(m/s)表格表格:小车在几个时刻的瞬时速度小车在几个时刻的瞬时速度假如两个计数点之间忽略了两个点，以假如两个计数点之间忽略了两个点，以O点为零时刻的话，点为零时刻的话，表格中的时间间隔和时刻该怎么填？表格中的时间间隔和时刻该怎么填？心若有所向往，何惧道阻且长1注意事项：注意事项：（1）调节滑轮的高度，使得细绳要与）调节滑轮的高度，使得细绳要与长长木板木板板面板面平行平行（2）适当选取钩码个数，）适当选取钩码个数，避免小车的速度过大或过小避免小车的速度过大或过小。（3）小车应由紧靠打点计时器处开始释放）小车
4、应由紧靠打点计时器处开始释放，便于打出更多的点。，便于打出更多的点。（4）先接通电源，打点计时器稳定后再释放小车。先接通电源，打点计时器稳定后再释放小车。（5）在小车撞击长木板末端前应及时用手挡住小车、接着挂钩，避免）在小车撞击长木板末端前应及时用手挡住小车、接着挂钩，避免 发生撞击。发生撞击。梳理深化梳理深化分组实验分组实验 采集数据采集数据心若有所向往，何惧道阻且长2.在测量和数据处理中可能产生哪些误差？如何减小或者避免这些误差？3.实际测量中，通常每隔四个计时点选一个点作为计数点进行测量，请说明这样做的原因。交流讨论交流讨论分组实验分组实验 采集数据采集数据心若有所向往，何惧道阻且长【误
5、差分析误差分析】（1）根据纸带测量的位移有误差）根据纸带测量的位移有误差。（2）根据位移计算的瞬时速度有误差）根据位移计算的瞬时速度有误差。（3）木板的粗糙程度并非完全相同）木板的粗糙程度并非完全相同。分组分组实验实验 采集数据采集数据心若有所向往，何惧道阻且长1.1.固定打点计时器时应让限位孔处在长木板的中央位置。固定打点计时器时应让限位孔处在长木板的中央位置。2.2.滑轮不能过高滑轮不能过高,细绳应与木板平行。细绳应与木板平行。3.3.小车应由小车应由紧靠打点计时器处开始释放紧靠打点计时器处开始释放，在撞击长木板末端前应，在撞击长木板末端前应 让小车停止运动，防止小车从板上掉下来。让小车停
6、止运动，防止小车从板上掉下来。4.4.先先接通电源，接通电源，后后让纸带运动。让纸带运动。5.5.每次打点结束后每次打点结束后立即关闭电源立即关闭电源。6 6.将所测得的数据记录下来。将所测得的数据记录下来。【注意事项】【注意事项】分组分组实验实验 采集数据采集数据心若有所向往，何惧道阻且长1.表格中的数据反映出速度随时间有怎样的变化关系？表格中的数据反映出速度随时间有怎样的变化关系？2.如何根据实验数据画出实验图像？如何根据实验数据画出实验图像？3.若某个点明显偏离直线，可能是什么原因及怎样处理？若某个点明显偏离直线，可能是什么原因及怎样处理？4.如果小车运动是如果小车运动是v-t图像是一条
7、倾斜的直线，你能用自己的图像是一条倾斜的直线，你能用自己的 语言描述小车运动速度随时间的变化规律吗？语言描述小车运动速度随时间的变化规律吗？交流讨论交流讨论数据处理数据处理 归纳结论归纳结论心若有所向往，何惧道阻且长提示：提示：将实验所得数据在电脑的将实验所得数据在电脑的Excel文件中输入文件中输入表格，利用其表格，利用其“图表向导图表向导”拟合拟合v-t图象。图象。拟合：拟合：从点的分布可以有很大把握地说这些点应从点的分布可以有很大把握地说这些点应该在一条直线上，用直线拟合，该在一条直线上，用直线拟合，让尽可能多的点让尽可能多的点分布在直线上，不在直线上的点应对称地分布在分布在直线上，不在
8、直线上的点应对称地分布在直线两侧。直线两侧。如图所示。如图所示。数据处理数据处理 归纳结论归纳结论1.如何直观地反应小车瞬时速度？如何直观地反应小车瞬时速度？思考思考 心若有所向往，何惧道阻且长小车的速度随时间均匀增加，小车的速度随时间均匀增加，或者说既然小车的或者说既然小车的v-t图图像是一条倾斜的直线，那么像是一条倾斜的直线，那么v随随t变化的函数关系式为变化的函数关系式为v=kt+b，显然，显然v与与t 成线性关系。成线性关系。数据处理数据处理 归纳结论归纳结论2.请根据小车的速度请根据小车的速度与与时间图像分析小车速度随时间的时间图像分析小车速度随时间的 变化规律？变化规律？心若有所向
9、往，何惧道阻且长巩固提升巩固提升例例1、在、在“探究小车速度随时间变化的规律探究小车速度随时间变化的规律”实验中，如图所示为记录小车运实验中，如图所示为记录小车运动情况的一条纸带，图中动情况的一条纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点间的为相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔时间间隔T0.1 s。规律规律应用应用 改进反思改进反思(1)计算计算D、C、B各点的瞬时速度，各点的瞬时速度，vD_ m/s，vC _ m/s，vB _ m/s。(2)在如图所示坐标系中作出小车的在如图所示坐标系中作出小车的v-图象，并根据图象求出图象，并根据图象求出a _。(3)将图线延长与纵轴相交，交
10、点的速度是将图线延长与纵轴相交，交点的速度是_，此速度的物理意义是？，此速度的物理意义是？心若有所向往，何惧道阻且长(1)若时间较小，平均速度可以代替某点的瞬时速度。D点的瞬时速度 =390 cm/s=3.9 m/sC点的瞬时速度 =264 cm/s=2.64 m/sB点的瞬时速度 =138 cm/s=1.38 m/s(2)由(1)中数据作出小车的v-t图象如图所示，由图线的斜率可求得它的平均加速度(3)将图线延长后，与纵轴的交点的速度约是v=0.12 m/s，它表示小车经过A点时的速度。五、规律应用五、规律应用 改进反思改进反思心若有所向往，何惧道阻且长训练 做加速直线运动的小车，牵引一条纸
11、带通过打点计时器，交流电源的频率是50Hz，由纸带上打出的某一点开始，每5个点剪下一段纸带，如图所示，每一小段纸带的一端与x轴相重合，左边与y轴平行，将纸带贴在坐标系中。(1)仔细研究图像，找出小车在相邻时间内位移存在的关系；(2)设T0.1s，请画出该小车的vt图像；(3)根据图像求其加速度。心若有所向往，何惧道阻且长心若有所向往，何惧道阻且长1小明同学按如图所示装置做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验。(1)释放小车时，实验装置如图甲所示，指出该装置中操作错误的是_。A电磁打点计时器接在直流电源上了B小车质量没有远大于槽码质量C小车离打点计时器过远解析(1)电磁打点计时器应接在交变电源
12、上；不需小车质量远大于槽码质量；小车离打点计时器过远，故选A、C。AC实验能力自测实验能力自测心若有所向往，何惧道阻且长(2)如图乙为改正装置后打下的一条纸带的中间部分，A、B、C、D为其中连续打出的四个点(已知打点计时器打点时间间隔T0.02s)。由于操作不慎，C点模糊了，小明仍用此纸带来研究。从图上可以读得A点在刻度尺上位置的读数为_cm，在打下C点时小车的速度最接近于_m/s(结果保留3位有效数字)。3.001.40心若有所向往，何惧道阻且长2如图所示是用打点计时器测瞬时速度实验时得到的一条纸带的一部分，从0点开始依照打点的先后依次标为0、1、2、3、4、5、6、，相邻两计数点的时间间隔
13、用T来表示，现在量得0、1间的距离x15.18cm，1、2间的距离x24.40cm，2、3间的距离x33.62cm，3、4间的距离x42.78cm，4、5间的距离x52.00cm，5、6间的距离x61.22cm(电源频率为50Hz)。(1)根据上面记录，计算打点计时器在打3点时的速度并填在下表中(保留到小数点后2位)。0.400.601.001.20v/(ms1)54321位置0.80 心若有所向往，何惧道阻且长(2)根据(1)中表格，在图中画出小车的速度时间图像。解析(2)运用描点法作图过程注意：描的点要适当小一些，在连线过程要注意当有个别点不能落到同一条直线上时，可以尽量让他们分布在直线两侧。(3)在“使用打点计时器测速度”的实验中，除电源、纸带外，还需选用的仪器是_。A停表 B刻度尺 C天平 D打点计时器解析(3)由打点计时器在纸带上打下的点的间隔数可知任意两点间的时间间隔，故不需要停表，测速度不需要测出质量，故不需要天平。实验中需要用刻度尺测量纸带上各点间的距离，故需要用到刻度尺，故B、D正确，A、C错误。BD心若有所向往，何惧道阻且长(4)计算小车的加速度a_(保留2位有效数字)。心若有所向往，何惧道阻且长