实验探究小车速度随时间变化的规律
实验：探究小车速度随时间变化的规律
实验：探究小车速度随时间变化的规律一、实验目的、原理、器材1．实验目的：探究小车速度随时间变化的规律。
2．实验原理：利用打点计时器打出的纸带上记录的数据，以寻找小车速度随时间变化的规律。
3．实验器材：打点计时器、______电源、纸带、带滑轮的长木板、小车、钩码、细线、复写纸、_______。
二、实验步骤、注意事项1．实验步骤（1）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，把打点计时器固定在长木板上远离滑轮的一端，连接好电路。
（2）把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，启动计时器，然后放开小车，让小车拖着纸带运动，打完一条立即关闭电源。
（3）换上新纸带，重复操作三次。
（4）在三条纸带上选择一条最清晰的，舍掉前面密集的点，找一个适当的点当作计时起点。
2．实验中的注意事项（1）开始释放小车时，应使小车靠近__________。
（2）先____________，再_____________，当小车停止运动时及时断开电源。
（3）要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞，当小车到达滑轮前及时用手按住它。
（4）牵引小车的钩码个数要适当，以免加速度过大而使纸带上的点太少，或者加速度太小，而使各段位移无多大差别，从而使测量误差增大，加速度的大小以能在50 cm长的纸带上清楚地取得六、七个计数点为宜。
（5）要区别打点计时器打出的计时点与人为选取的计数点，一般在纸带上每隔五个点取一个计数点，即时间间隔为T=0.02×5 s=0.1 s（使用50 Hz交流电）。
三、数据处理1．在三条纸带中选择一条最清晰的，为了便于测量，舍掉开头一些密集的点迹，找一个适当的点当作计时起点（0点），每5个点取1个计数点（相邻计数点的时间间隔为T ）进行测量（如图所示，相邻两计数点中还有4个计时点）。
2．计算各计数点的瞬时速度，如图中打点6时的速度v 6=_______。
3．把各数据填入自己设计的表格。
4．作小车运动的v –t 图象。
高中物理必修一-实验：探究小车速度随时间变化的规律
实验：探究小车速度随时间变化的规律知识集结知识元实验：探究小车速度随时间变化的规律知识讲解一、实验目的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的变化规律．二、实验原理1．打点计时器打出的纸带能记录运动物体在不同时刻的位置．2．求纸带上某点的瞬时速度一般用一小段时间内的平均速度代替．3．用描点法画出小车的v-t图象，图线的倾斜程度表示加速度的大小，如果v-t图象是一条倾斜的直线，说明物体的速度是均匀变化的．三、实验器材打点计时器，一端附有滑轮的长木板，小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源．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，并把纸带的一端固定在小车的后面．3．把小车停在靠近打点计时器的位置，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小点．4．更换纸带，重复操作两次．5．增减钩码个数，再做两次实验．五、数据处理1．公式法（1）从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开始一些比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个开始点，作为计数始点，以后依次每五个点取一个计数点，并标明0、1、2、3、4…，测量各计数点到0点的距离x，并记录填入表中．位置编号012345时间t/sx/mv/（m∙s-1）（2）分别计算出与所求点相邻的两计数点之间的距离△x1、△x2、△x3…．（3）利用一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度求得各计数点1、2、3、4、5的瞬时速度，填入表格中．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．（3）观察所得到的直线，分析物体的速度随时间的变化规律．六、误差分析产生原因减小方法偶然误差根据纸带测量的位移有误差，从而使根据位移计算的瞬时速度有误差测量各计数点到起始点的距离而不是直接测量相邻计数点间距离系统误差木板的粗糙程度不完全相同尽量选用各处粗糙程度均匀的木板七、注意事项1．开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器．2．先接通电源，等打点稳定后，再释放小车．3．取下纸带前，先断开电源．4．要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞，当小车到达滑轮前及时用手按住它．5．牵引小车的钩码个数要适当，以免加速度过大而使纸带上的点太少，或者加速度太小，而使各段位移无多大差别，从而使测量误差增大，加速度的大小以能在50cm长的纸带上清楚地取得六、七个计数点为宜．6．要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点，一般在纸带上每五个点取一个计数点，即时间间隔为T=0.02s×5=0.10s．要舍掉开头过于密集的点，这样误差小．7．在坐标纸上画v-t图象时，注意坐标轴单位长度的选取要适当，应使图线尽量分布在较大的坐标平面内．例题精讲实验：探究小车速度随时间变化的规律例1.某同学用如图a所示的实验装置研究小车在光滑斜面上匀加速下滑的运动规律．先从斜面高处静止释放小车，随后才开启位移传感器（一种测量物体离开传感器距离的工具，以开启瞬间记为t=0）测量小车与传感器间距S与时间t的关系．但是由于操作失误，本应在计算机屏幕上显示的S-t图象被改为-t图象，实验结果如图b所示．根据此图象．（1）t=0.4s末，物体与传感器间距S=______________．（2）传感器开启瞬间物体运动的速度v0=________________．（3）物体的加速度大小约为______________．（结果均保留两位有效数字）例2.某同学在“用打点计时器测速度”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，如图所示为一次记录小车运动情况的纸带，图中A，B，C，D，E为相邻的记数点，相邻记数点间有四个点未画出来，单位cm．（1）由图判断小车做直线________运动（填加速或减速）．（2）电火花计时器使用________（填交流、直流）电源，电压为__________V．（3）相邻记数点之间的时间间隔T=__________s．（4）计算点C的瞬时速度v C=____________m/s．（5）小车运动的加速度a=____________m/s2．例3.在“探究匀变速直线运动的规律”的实验中，某同学的实验操作如下，请完成相关内容．（1）某同学按如图甲所示安装实验装置并准备开始实验．请指出该同学在实验操作中存在的两处错误：a．____________________________；b．________________________________．（2）该同学经正确操作得到如图乙所示的纸带，取连续的六个点，测得h1、h2、h3、h4、h5．若打点的周期为T，则打E点时速度为v E=_________；若分别计算出各计数点对应的速度数值，并在坐标系中画出v2与h的关系图线，如图丙所示，则小车的加速度a=__________m/s2．当堂练习单选题A．电火花计时器使用6V以下的交流电源B．电磁打点计时器使用6V以下的直流电源C．纸带上点迹密集的地方表明物体的速度较小D．纸带上点迹密集的地方表明相邻点间的时间较短练习2.下列说法中正确的是（）A．使用打点计时器时先接通电源，待打点稳定后再将纸带释放B．必须从第一个点开始选取整条纸带C．选取第一个点记数为0，到第n个点的时间间隔为0.02nD．测相邻计数点间距时应分别逐个的测出每两个计数点间的距离，这样便于记录练习3.用打点计时器研究物体的自由落体运动，得到如图一段纸带，纸带上两相邻点的时间间隔为T，则打B点时物体的瞬时速度v，物体自由落体的重力加速度a计算表达式正确的是（）A．B．a=g C．v=gt D．v=练习4.如图所示是用电磁打点计时器测定小车匀加速直线运动的加速度时得到的一条纸带，测量出AB=1.2cm，AC=3.6cm，AD=7.2cm，计数点A、B、C、D中，每相邻两个计数点之间有四个点未画出，以下说法正确的（）A．电磁打点计时器是只能记录时间而不能记录位移的仪器B．若电源频率f=50Hz，则每相邻的两个计数点之间的时间间隔为0.02sC．打B点时运动物体的速度v B=0.18m/sD．小车运动的加速度是2.4m/s2练习5.某活动小组利用题图装置测当地重力加速度；钢球自由下落过程中，用通过光电门的平均速度表示钢球球心通过光电门的瞬时速度；测出钢球的直径D、钢球挡住两光电门的时间t A、t B及两光电门间的距离h．则当地的重力加速度g为（）A．B．C．D．练习1.在做探究小车速度随时间变化的规律的实验中，某同学操作中有以下实验步骤，其中有错误或遗漏的步骤．（遗漏步骤可编上序号G、H）A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处先放开纸带；再接通电源；B．将打点计时器固定在平板上，并接好电路；C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码；D．取下纸带；E．将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上做匀速运动；F．将纸带固定在小车尾部，并穿过计时器的限位孔；（1）所列步骤中有错误的是_____________________________________________．（2）遗漏的步骤是：______________________________________________．（3）将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序：__________________．练习2.在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用电火花计时器打下的纸带如图所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点图中没有画出，电火花计时器接220V、50Hz交流电源．（1）设电火花计时器的周期为T，计算F点的瞬时速度v F的公式为v F=__________；（2）若电火花计时器的周期为T=0.02s，各个间距的数值如下表，求出物体的加速度a=_________m/s2（结果保留两位有效数字）；（3）如果当时电网中交变电流的实际电压为210V，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比__________（填“偏大”、“偏小”或“不变”）．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图所示，是一条记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，每相邻的两个计数点之间还有4个点没有画出，交流电的频率为50Hz．（结果保留三个有效数字）（1）在打点计时器打B、C、D点时，小车的速度分别为v B=_______m/s；v C=_______m/s；v D=_______m/s．（2）小车的加速度大小为____________．练习4.在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，（1）下列说法正确的是_______A．先释放纸带，再接通电源B．先接通电源，后释放纸带C．纸带上打点越密集说明纸带运动速度越大D．利用打出的纸带可以求出打下某点时纸带的瞬时速度（2）使用电磁打点计时器，选用_________（选填“直流”或“交流”）电源，若频率为50Hz，每隔________s打一个点．某次实验中得到的一条纸带如图所示，从比较清晰的点起，每隔4个点取一个计数点，分别标明0，1，2，3，4．量得x1=30.0mm，x2=36.0mm，x3=42.0mm，x4=48.0mm，则打1和4点之间的平均速度为________m/s，打2这个点时的瞬时速度为__________m/s，小车的加速度为_________m/s2．小明与他的同伴在做探究小车速度随时间变化的规律的实验时，由于他的同伴不太明确该实验的目的及原理，他从实验室里借取了如下器材：（1）下列哪些器材是多余的：__________①电磁打点计时器②天平③低压交流电源④细绳⑤纸带⑥小车⑦钩码⑧秒表⑨一端有滑轮的长木板（2）为达到实验目的，还需要的器材是：__________（3）（双选）在该实验中，下列说法中正确的是________A．打点计时器应固定在长木板上，且靠近滑轮一端B．开始实验时小车应靠近打点计时器一端C．应先接通电源，待打点稳定后再释放小车D．牵引小车的钩码个数越多越好（4）实验得到的一条纸带如图所示．打点计时器电源频率为50Hz，其中相邻的两个计数点还有4个点未画出，则根据纸带，回答下列问题：①相邻两个点之间的时间间隔为_______s②根据纸带上的数据，则计数点1、3时小车对应的速度分别为：v1=_______m/s；v3=________m/s．③据此可求出小车从1到3计数点内的加速度为a=_______m/s2．（本题所有计算结果均保留两位小数）练习6.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图1所示，是一条记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，每相邻的两个计数点之间还有4个点没有画出，交流电的频率为50Hz．（计算结果保留3位有效数字）（1）在打点计时器打B、C、D点时，小车的速度分别为v B=____________m/s；v C=____________m/s；v D=____________m/s．（2）在图2坐标系中画出小车的v-t图象．（3）求出小车的加速度____________．练习7.某同学用如图a所示的实验装置研究小车在光滑斜面上匀加速下滑的运动规律．先从斜面高处静止释放小车，随后才开启位移传感器（一种测量物体离开传感器距离的工具，以开启瞬间记为t=0）测量小车与传感器间距S与时间t的关系．但是由于操作失误，本应在计算机屏幕上显示的S-t图象被改为-t图象，实验结果如图b所示．根据此图象．（1）t=0.4s末，物体与传感器间距S=______________．（2）传感器开启瞬间物体运动的速度v0=________________．（3）物体的加速度大小约为______________．（结果均保留两位有效数字）练习8.某同学在“用打点计时器测速度”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，如图所示为一次记录小车运动情况的纸带，图中A，B，C，D，E为相邻的记数点，相邻记数点间有四个点未画出来，单位cm．（1）由图判断小车做直线________运动（填加速或减速）．（2）电火花计时器使用________（填交流、直流）电源，电压为__________V．（3）相邻记数点之间的时间间隔T=__________s．（4）计算点C的瞬时速度v C=____________m/s．（5）小车运动的加速度a=____________m/s2．练习9.某同学在研究小车运动实验中，获得一条点迹清楚的纸带，实验中使用的是电火花计时器，已知打点计时器使用的电源频率是50Hz，如图所示该同学一共选择ABCDEF六个计数点，并对计数点进行测量，结果记录在图中，单位是cm．（1）实验时下面步骤的先后顺序是________．A．释放纸带B．接通打点计时器电源（2）电火花计时器使用的是__________V的________（填“交流”或者“直流”）电源（3）打点计时器每隔________s打一个计时点，每两个相邻的计数点间的时间间隔是____________s．（4）在打下C点时小车的瞬时速度v C=________m/s（计算结果保留2位有效数字）练习10.某同学在研究小车运动实验中，获得一条点迹清楚的纸带，已知打点计时器每隔0.02s打一个计时点，该同学选择A、B、C、D、E、F六个计数点，对计数点进行测量的结果记录在图中．（1）打点计时器使用电源的频率为________Hz（2）根据实验数据可以判断小车做______________运动（3）C点的瞬时速度大小为_______m/s，AF段位移的大小x为_________cm（4）小车运动的加速度大小为____________m/s2．练习11.下图为接在50Hz低压交流电源上的打点计时器，在纸带做匀加速直线运动时打出的一条纸带，图中所示的是每打5个点所取的记数点，但第3个记数点没有画出．由图数据可求得：（1）该物体的加速度为_________m/s2，（2）第3个记数点与第2个记数点的距离约为_________cm，（3）打第3个点时该物体的速度为_________m/s．（结果保留两位有效数字）练习12.某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间．实验前，将该计时器固定在小车旁，如图（a）所示．实验时，保持桌面水平，先用功率恒定的电动马达牵引着小车由静止开始加速一段时间．再关闭马达，让小车在桌面上自由运动至静止．在小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴，图（b）记录了桌面上连续的6个水滴的位置．（已知滴水计时器每30s内共滴下46个小水滴，且开始计时时滴下的小水滴计为第1滴．）（1）根据图（b）的数据可判断出此过程中滴下的水滴是小车在__________________________时留下的（填“马达牵引着加速”或“关闭马达后在桌面上减速”）．还由图（b）可知，小车在桌面上是____________（填“从右向左”或“从左向右”）运动的．（2）小车运动到图（b）中A点时的速度大小约为____________m/s．（结果均保留2位有效数字）练习13.某同学利用图1装置研究小车的匀变速直线运动．（1）下列实验步骤中必须选择的是________A．调整细线使之与长木板平行B．平衡小车与长木板间的摩擦力C．保证小车的质量远大于钩码的质量D．小车释放前应靠近打点计时器，且应先接通电源再释放小车（2）该同学实验时将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图2所示（每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出）．则打点计时器在打B点时小车的速度v B=____________m/s，小车的加速度a=____________m/s2．（结果均保留两位有效数字）练习14.在“探究匀变速直线运动的规律”的实验中，某同学的实验操作如下，请完成相关内容．（1）某同学按如图甲所示安装实验装置并准备开始实验．请指出该同学在实验操作中存在的两处错误：a．____________________________；b．________________________________．（2）该同学经正确操作得到如图乙所示的纸带，取连续的六个点，测得h1、h2、h3、h4、h5．若打点的周期为T，则打E点时速度为v E=_________；若分别计算出各计数点对应的速度数值，并在坐标系中画出v2与h的关系图线，如图丙所示，则小车的加速度a=__________m/s2．。
2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律
答案 (1)步骤A中应先通电，再放纸带 (2)步骤D中取下纸 带前应先断开电源 (3)补充步骤G：换上新纸带，重复三次实验 步骤顺序 BECFADG
【跟踪1】 在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验 中，给你以下器材：打点计时器、电池组、纸带、复写 纸、停表、天平(带砝码)、小车、钩码、细绳、一端带有 定滑轮的长木板．其中不需要的器材是________、 ________、______，还需要增添的器材有________、 ________和________． 答案 电池组 停表 天平(带砝码) 导线 低压交流电 源 刻度尺
2．瞬时速度的计算
(1)瞬时速度的求解方法：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，即 xn＋2Txn＋1.
vn＝
(2)设计表格并记录相关数据
位置编号 时间t/s
01 2 3 4 5 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
x/m (dn－dn－1)/m
v/(m·s－1)
的位置.
实验 原理
2.求纸带上某点的瞬时速度一般用一小段时间内的平 均速度代替. 3.用描点法画出小车的v－t图象，图线的倾斜程度表
示加速度的大小，如果v－t图象是一条倾斜的直线，
说明物体的速度是均匀变化的.
实验步骤
1．把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．
【跟踪2】 运动小车拖动的纸带经过打点计时器后，在纸带上 留下的点中有6个连续清晰的点，测出这6个点的第1点到第 6点的距离为18 cm，则小车运动的平均速度为 ( )． A．0.03 m/s B．1.5 m/s C．1.8 m/s D．180 m/s
实验：探究小车速度随时间变化的规律教案
实验：探究小车速度随时间变化的规律教案
探究小车速度随时间变化的规律教案
一、实验目的：
通过实验，探究小车速度随时间变化的规律，了解匀变速直线运动的基本规律和方法。
二、实验材料：
小车、塑料轨道、计时器、测量尺。
三、实验步骤：
1、把轨道搭好，将小车放在轨道上，使小车离轨道起点的距离为0.3m。
2、利用计时器记录小车通过起点和各中点所需的时间并记录下来。
3、根据实验数据，计算出小车在各时间点时所行驶的距离。
4、绘制出小车随时间变化的位移和速度的图像。
四、实验结果分析：
在实验过程中，我们通过计时器记录小车在不同时间段相对位置的变化，通过测量尺测量小车的移动距离，得出小车在不同
时间段的速度大小，并绘制出了小车随时间变化的位移和速度的图像。
从实验结果可知，小车的速度随时间的增加等速递增，符合匀变速直线运动基本规律。
五、实验总结：
通过本次实验，我们学习了匀变速直线运动的基本运动规律，掌握了测量小车随着时间的推移而行驶长度和速度的方法，并通过实验数据的处理和图像的绘制，对匀变速直线运动规律有了更加深刻的认识。
同时，我们也体会到了实验的重要性和实验中数据处理的必要性。
2.1_探究小车速度随时间变化的规律
【实验仪器】
电磁打点计时器、纸带、复写 纸、低压交流电源、小车、细绳、
一端附有滑轮的长木板、刻度尺、
钩码、导线
注意:区分电火花打点计时器----交流电压220V
【实验原理示意图】
【实验步骤】
（１）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，把打 点计时器固定在长木板上远离滑轮的 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，下边挂上合适的钩码，试 放手后，小车能在长木板上平稳的加 速滑行一段距离，把纸带穿过打点计 时器，并把它的一端固定在小车后面。
4、如何根据v—t图象求小车的加速度？
方法一：取任意两组数据求出Δ v和Δ t，然后代 入Δ v／Δ t求解。
方法二：图象上取一段时间Δ t（尽量取大一 些），找出两个时刻对应的坐标值求出Δ v，代 入Δ v／Δ t求解。
哪一种方法更好？我们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。
X5
X3 X1
0
X4
X2
A
B
C
D
E
3、如何处理计算出来的数据？
图象法：①根据所得数据，选择合适的标 度建立坐标系（让图象尽量分布在坐标系 平面的大部分面积）。
②描点：观察和思考点的分布走势规律。
③拟合：根据点的分布走势规律，用平滑 曲线拟合，让尽可能多的点子处在平滑曲 线上，不在平滑曲线上的点应对称地分布 在其两侧；明显偏离的点子应大胆舍弃。
反思总结： 1、经过本节课的学习，我们进一步掌握 了打点计时器的使用方法和利用打点计 时器研究物体运动的方法； 2、通过纸带会计算各个计数点的速度； 3、并能在坐标纸上画出物体的v-t图象。
高中物理必修一21实验探究小车速度随时间变化规律
高中物理必修一：2.1实验：探究小车速度随时间变化规律2.1实验：探究小车速度随时间变化规律 一.实验目的：用打点计时器探究小车速度随时间变化的规律二.实验原理1．打点计时器(1)沿直线运动的物体在连续相等时间间隔的不同时刻的速度分别为v 1、v 2、v 3、v 4…，若v 2－v 1＝v 3－v 2＝v 4－v 3＝…，则说明物体在相等时间内速度的增量相等，由此说明物体在做匀变速直线运动，即a ＝＝＝＝….(2)沿直线运动的物体在连续相等时间内的位移分别为x 1、x 2、x 3、x 4、…，若Δx ＝x2－x 1＝x 3－x 2＝x 4－x 3＝…，则说明物体在做匀变速直线运动，且Δx ＝aT 2.3．速度、加速度的求解方法“逐差法”求加速度即a1＝，a2＝，a3＝，然后取平均值，即＝，这样使所给数据全部得到利用，以提高准确度“图象法”求加速度即由“平均速度法”求出多个点的速度，画出v-t图象，直线的斜率即表示加速度三.实验器材电火花计时器(或电磁打点计时器)，一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸片．四.实验步骤1．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，细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面，调节滑轮的高度，使细绳与长木板平行．实验装置见下图，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行．3．把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，后放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，换上新纸带，重复三次．4．从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开始一些比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个开始点，以后依次每五个点取一个计数点，确定好计数始点，并标明0、1、2、3、4、…，测量各计数点到0点的距离x，并记录填入表中.位置编号0 1 2 3 4 5时间t/s 0x/m 0v/(m·s－1)5.计算出相邻的计数点之间的距离Δx1、Δx2、Δx3、….6．利用一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度求得各计数点1、2、3、4、5的瞬时速度，填入上面的表格中．7．增减所挂钩码数，再做两次实验．[数据处理及实验结论]1．由实验数据得出v-t图象(1)根据表格中的v、t数据，在平面直角坐标系中仔细描点，如图所示，对于每次实验，描出的几个点都大致落在一条直线上．(2)作一条直线，使同一次实验得到的各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的点，应均匀分布在直线的两侧，这条直线就是本次实验的vt图象，它是一条倾斜的直线．2．由实验得出的vt图象进一步得出小车运动的速度随时间变化的规律．有两条途径进行分析：(1)小车运动的v-t图象是一条倾斜的直线，如图所示，当时间增加相同的值Δt，速度也会增加相同的值Δv，由此得出结论：小车的速度随时间均匀变化．(2)既然小车的v-t图象是一条倾斜的直线，那么v随t变化的函数关系式为v＝kt＋b，所以小车的速度随时间均匀变化．[误差分析]1．根据纸带测量的位移有误差．2．电源频率不稳定，造成相邻两点的时间间隔不完全相等．3．纸带运动时打点不稳定引起测量误差．4．用作图法，作出的vt图象并不是一条直线．5．木板的粗糙程度并非完全相同，这样测量得到的加速度只能是所测量段的平均加速度．[注意事项]平行纸带、细绳要和长木板平行靠近释放小车前，应使小车停在靠近打点计时器的位置一先一后实验时应先接通电源，后释放小车；实验后先断开电源，后取下纸带防止碰撞在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止钩码落地，小车与滑轮碰撞减小误差小车另一端挂的钩码个数要适当，避免速度过大而使纸带上打的点太少，或者速度太小，使纸带上打的点过于密集纸带选取选择一条点迹清晰的纸带，舍弃点迹密集部分，适当选取计数点准确作图在坐标纸上，纵、横轴选取合适的单位，仔细描点连线，不能连成折线，应作一条直线，让各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的各点应均匀分布在直线的两侧[典例]某同学利用打点计时器测量小车做匀变速直线运动的加速度．(1)电磁打点计时器是一种使用________(选填“交流”或“直流”)电源的计时仪器，它的工作电压是4～6V，当电源的频率为50 Hz时，它每隔________s打一次点．(2)使用打点计时器时，接通电源与让纸带随小车开始运动，这两个操作过程的操作顺序应该是()A．先接通电源，后释放纸带B．先释放纸带，后接通电源C．释放纸带的同时接通电源D．哪个先，哪个后都可以(3)实验中该同学从打出的若干纸带中选取一条纸带，如图所示，纸带上按时间顺序取A、B、C、D四个计数点，每两个点之间还有四个点未画出，用尺子测得相邻各点间的距离为x1＝3.62 cm，x2＝4.75 cm，x3＝5.88 cm.根据纸带数据可以判断小车在做匀加速直线运动，理由是_________________________.(请用文字描述)；在计数点C所代表的时刻，纸带运动的瞬时速度是______m/s，小车的加速度是________m/s2.(小数点后保留两位数字)。
实验：探究小车速度随时间变化的规律
4．设计表格并记录相关数据
将各计数点对应的时刻及相邻两计数点间的距离填入下表中，
求出对应计数点的速度，并据此分析速度随时间的变化关系．
计数点序号 n
01
2
3
4
5
时间 t/s
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
相邻两计数点
间的距离Δ x/m
对应计数点的速度
v/(m·s－1)
五、数据分析 1．作出小车运动的 v－t 图象 (1)建系：在坐标纸上建立直角坐标系，用横坐标轴表示时间， 纵坐标轴表示速度． (2)描点：在坐标纸上确定出各个坐标点的位置． (3)连线：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， 偏差比较大的点舍去，如图所示．
对实验数据处理的考查 (2019·荔湾期末)某同学在探究小车速度随时间变化的 规律时，对打出的一条纸带进行研究，从 O 点开始每 5 个打点 取一个计数点(中间 4 个打点未画出，电源频率为 50 赫兹)，计 数点分别为 A、B、C、D、E，该同学已求出各计数点对应的 速度，其数值见下表.
计数点
(2)设想将这 6 段纸带连接起来，并将每段纸带的上端作为计数 点的位置，分别为 A、B、C、D、E、F，则 A 点的速度 vA＝222.5×＋03.10.5 mm/s＝265 mm/s＝0.265 m/s. 同理可求得 vB＝0.340 m/s，vC＝0.415 m/s， vD＝0.495 m/s，vE＝0.575 m/s. 在 v－t 图象中描出 A、B、C、D、E 各点， 拟合得到直线，如图所示．
F．利用公式－v ＝ΔΔ
x计算纸带运动的平均速度． t
实验步骤的合理顺序是____________．
[解析] A 中电磁打点计时器应使用低压交流电源；B 中应将纸 带穿过电磁打点计时器的限位孔，并放于复写纸的下方；D 中 纸带上记录的时间Δ t＝(n－1)×0.02 s．合理的实验步骤为 BAEDCF. [答案] 交流 电磁打点计时器的限位孔 复写纸 (n－1)×0.02 s BAEDCF
探究小车速度随时间变化的规律实验
探究小车速度随时间变化的规律实验
一、实验目的
本实验旨在研究小车速度随时间变化的规律，探讨小车初始速度对最终速度的影响，以及小车加速或减速时速度变化的趋势。
二、实验内容
实验用到的设备有：小车、拉杆、拉杆控制器、指南針、测速仪等。
1.准备小车并完成拉杆调节
首先，拿出小车，将拉杆和拉杆控制器安装在小车上，根据拉杆控制器上的指南針指示进行调节，确保小车的发动机正常运转。
2.测量小车的速度
将测速仪安装在小车上，重复测量小车的速度，记录下每次测量的速度值，记录发动机工作时间，以此来研究小车速度随时间变化的规律。
三、实验结论
1.小车初始速度越大，最终速度越快。
2.小车加速时，速度呈上升趋势；减速时，速度呈下降趋势。
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实验探究小车速度随时间变化的规律
• 求得加速度a,也就是直线的斜率。 在平面直角坐标系中,直线的斜率：
•y
•y2 •y1
•0
•x1•x2 •x
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实验探究小车速度随时间变化的规律
•小练习
•用计算机绘制v-t图像步骤： (1)打开Excel工作簿可以看到行和列,行号用
1、2、3……表示;列号用A、B、C……表示。 (2)将自变量时间的数值从某一单元格开始输入,
• 这些物体的快慢不同,他们的运动遵循 着什么规律呢?如何探寻物体的速度随时间 的变化规律呢？
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实验探究小车速度随时间变化的规律
•第一节 探究小车随 时间变化的规律
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实验探究小车速度随时间变化的规律
•教学目标
• (1)知识与技能
• 根据相关实验器材,设计实验并熟练操作。 • 学会运用已学知识处理纸带,求各点的瞬时速度。 • 会用表格法处理数据,并合理猜想。 • 巧用v－t图像处理数据,观察规律。 • 掌握画图像的一般方法,并能用简洁的语言进行
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实验探究小车速度随时间变化的规律
• 如何计算出所取点的速度？ • 用求平均速度的方法来代替,选择包括 该点在内的一段位移(该点最好处在中间时 刻位置)Δx,找出对应的时间Δt,用Δx／Δt作 为该点的瞬时速度)。 • 对于选取的两个端点的速度暂时不计算 (误差较大);测量各个计数点之间的距离应 考虑估位、单位。
⑵在坐标纸上作出小车的v－t图像。
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•A
•B
•C
•D
•E •cm
•7.5
•27.6
•60.3
•105.6
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位置编号 A
时间t/s 0
瞬时速度 v/(m·s－1)
B
C
D
E
0.1 0.2 0.3 0.4
1.38 2.64 3.90
• 解析：由纸带表明的数据可以计算任意相邻位置 之间的位移,然后求纸带上各点的速度和加速度。 • (1)由纸带的标注可以求出
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实验探究小车速度随时间变化的规律
•实验用具
•①附有滑轮的长木板 ②小车 ③带小钩的细线 ④25g的钩码3个,也可以用50g的钩码 ⑤打点计时器 ⑥纸带 ⑦刻度尺 ⑧学生电源、导线。
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•实验设计
•探究小车速度与时间变化的运动规律装置图
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(8)图表框中出现一条直线,这就是经过计算机 做最佳“拟合”后的v-t图象,并显示出一个表明 该图象的函数式。
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实验探究小车速度随时间变化的规律
•课堂小结
• 1.学会用实验的方法探究小车的加速度 与时间的关系。明确实验的过程及实验中 的注意事项。
2.运用表格法和图像法处理实验的数据, 并运用数据会求小车的加速度。
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实验探究小车速度随时间变化的规律
• ⑴从表中数据得到汽车在各段时间内的 特点：在0~15s内,汽车的速度在变化,时间经 过每5s速度增大 10 km/h;在15~30s内汽车 速度不变,速度大小为 50 km/h;在35~45s内 汽车速度在变化,每5s速度减小 15 km/h。
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实验探究小车速度随时间变化的规律
• （3）作出速度－时 间
图像(v－t图像)
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实验探究小车速度随时间变化的规律Fra bibliotek• 步骤
• (1)确定运动规律最好办法是作v－t图像, 这样能更好地显现物体的运动规律。
• (2)以时间t为横轴,速度v为纵轴,建立坐 标系,选择合适的标度,把表格中的各点在 速度－时间坐标系中描出。注意观察和思 考你所描画的这些点的分布规律,你会发现 这些点大致落在同一条直线上,所以不能用 折线连接,而用一根直线连接,还要注意连 线两侧的点数要大致相同。
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• ⑵请根据表格中的数据,画出对应的v－t 图
• 像。
•v/(km·h-1)
•50
•40
•30
•20
•10 •0 •10•20•30•40•50
•t/s
• • •
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⑶如果认为在0~15s内速度变化是均匀的, 你能在图像中找出汽车在7.5s时的速度值 吗？ 答：能,35km/h
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• (3)情感态度与价值观
通过对小车运动的设计,培养学生积极主 动思考问题的习惯 通过纸带的处理方法、实验数据的图像 展现,培养学生实事求是的科学态度 在对现象规律的语言阐述中,提高学生的 语言表达能力 通过经过实验探索过程,体验运动规律的 探索方法
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•注意事项
• (1)固定打点计时器时应让限位孔处在长木
• 板的中央位置。
• (2)滑轮不能过高。
• (3)应考虑复写纸与纸带的位置关系。
• (4)钩码数量不能过多,长木板两端高低相差
• 不能太大。
(5)小车应由紧靠打点计时器处开始释放,在
• 撞击长木板末端前应让小车停止运动,防止
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•实验步骤
•⑴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,把打点计时器固定在长模 板上远离滑轮的一端,连接好电路。 •⑵把一条细绳栓在小车上,使细绳跨过滑轮,下 边挂上合适的砝码,启动电源,然后释放小车,让 小车拖动纸带运动,打完一条纸带后立即关闭 电源。 ⑶换上新纸带,重复操作三次。
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• 注意：
(1)选择所打纸带中点迹最清晰的一条,舍弃 开头一些过于密集的点,找一个适当的点当作计 时起点。
(2)选择相隔0.1s,即中间空四个点的时间间隔 的若干计数点进行测量,并把数据填入表格。
(3)计算各点的瞬时速度,填入自己设计的表格 中
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• 小车从板上掉下来。
• (6)先接通电源,后让纸带运动。
• (7)打点结束后立即关闭电源。
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•（2）数据处 理
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实验探究小车速度随时间变化的规律
• 怎样分析和选取纸带上的点？ • 开头过于密集的点舍掉,纸带的一段; 若纸带上点与点之间的距离较小,可取多个 间隔(可5)为一个计数间隔时间(间隔不再是 0.02s)(但要看具体情况灵活选定);原则上能 取六、七个计数点为宜;给选取的点加标记。
实验探究小车速度随时间变化的规律
• 问题与练习
•1.解： (1)15,16,18,19,21,23,24; (2)图略 (3)可以认为是一条直线
2.解：A做匀速直线运动,速度是15m/s;B做初速 度为零,速度均为增加的加速直线运动,8s时速度 为14m/s;c做初速度为4m/s,速度均匀减小的减速 直线运动。6s时速度为0。
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•如何处理计算出来的数据？ •(1)列表法 (注意列表要求)
位置 0
1
2
3
4
5
时间/s
v1/ms-1 v2/ms-1
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实验探究小车速度随时间变化的规律
• (2)图象法 • ①根据所得数据,选择合适的标度建立 坐标系(让图象尽量分布在坐标系平面的 大部分面积)。
在同一列中将其他时间值一一输入。 (3)在相邻的右侧一列中将速度值一一输入,注意
速度值要与时间值相对应。也可以在同一行中依 次输入时间和速度,下一行中再次输入第二组时间 和速度,直至全部输入完毕。
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实验探究小车速度随时间变化的规律
• (4)用鼠标选中这些数据。再用鼠标左键单 击“图表向导”按钮,出现“图表类型”窗口,选 “散点图”,选“确定”按钮,弹出“图表标题输 入框”。
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实验探究小车速度随时间变化的规律
• 教学重难点
•教学重点
图像法研究速度随时间变化的规律。 •对运动物体的速度随时间变化规律的探究。
•教学难点
各点的瞬时速度的计算。 •对实验数据的处理、物理规律的探究。
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实验探究小车速度随时间变化的规律
•本节导航
•（1）进行试验 •（2）处理数据 •（3）作出速度——时间图像
实验探究小车速度随时 间变化的规律
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2020/11/17
实验探究小车速度随时间变化的规律
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•小轿车的速 度
实验探究小车速度随时间变化的规律
度自 行 车 的 速
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•
•火车的速 度
实验探究小车速度随时间变化的规律
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•游乐园碰碰车
实验探究小车速度随时间变化的规律
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•v •4 •3 •2 •1 •0 •0.1 •0.2 •0.3 •0.4 •0.5 •t
实验探究小车速度随时间变化的规律
• 2.汽车沿平直公路行驶,小明坐在驾驶员旁 边注视速度计,并记下间隔相等的各时刻的速度 值,如下表所示：
t/s 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 v/(km 20 30 40 50 50 50 50 35 20 5 0 ·h-1)
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实验探究小车速度随时间变化的规律
•实验室如何探究小车的运动速度与时间 的关系？ •如何设计实验？ • 利用小车拖动的纸带，研究小车的运 动。 •需要哪些器材？ • 小车、打点计时器、带滑轮的长木板、 纸带、刻度尺、勾码