最新人教版高中物理必修1第二章《实验：探究小车速度随时间变化的规律》预习导航
高一物理必修一第二章第一节实验探究小车速度随时间变化的规律[1]PPT课件
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【解析】
❖ (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 vDx2C TE2780.0.1cm/s =390 cm/s=3.9 m/s ❖ C点的瞬时速度vCx 2B T D2 52 .0 8.0 1cm/s =264 cm/s=2.64 m/s ❖ B点的瞬时速度 vBx2A TC227 .06.01cm/s=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
普通高中课程标准实验教科书
人民教育出版社(必修一)
第二章
1
第一节 实验：探究小车速度随时间变化的规律
青岛青大附中高中部 徐伦伟
教材图2.1-1
2
教学目标：
知识与技能
1．根据相关实验器材，设计实验并熟练操作．
☆ 2．会运用已学知识处理纸带，求各点瞬时速度．
3．会用表格法处理数据，并合理猜想．
☆ 4．巧用v—t图象处理数据，观察规律．
（1）安装仪器，连好电路 （2）穿纸带，固定打点计时器 （3）启动电源，释放纸带,关闭电源。 （4）换新纸带，重复做两次
互动探究
6
5.注意事项
互动探究
❖ （1）固定打点计时器时，应注意使两限位孔和小车运动轨 迹在同一直线上（原因？）
❖ （2）开始实验:开始释放小车时,应使小车靠近打点计时器 (原因？)
❖ （3）实验中 ：接通电源和释放小车。
❖ (4) 打点结束后立即关闭电源。
❖ (5)要防止钩码落地，避免小车跟滑轮相碰.
7
二、处理数据
互动探究
1、纸带的处理 （1）测平均速度 （2）测瞬时速度:平均速度→瞬时速度（如何测△x）
高中物理必修第二章2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律
法
3. 描 绘 小 车 的
v/(m/s)
v
I
t
图
各点的分布大致都落在一条直线上，因此，我们可以推断：如果 没有实验误差的理想情况下，所描出的各点应全部落到这条直线上。 画直线时，让尽可能多的点处在这条直线上，其余均匀分布，去掉 偏差太大的点.
t/s
通过图像可以判断小车做匀加速直线运动
4. 如 何 利 用
问题2：如何计算出所取点的瞬时速度？
△
x △x
1
2
△
x
3
△
x
4
△
x
5
例：求3这个计数点的速度：
△x 2 v = v24 = ——— = ————— 2 △t 2 △t
3
△x
24
△x
4
xn xn1 xn1 xn1 Vn 2T 2T
△t为多少?
五 、 列 表 法 处 理 数 据 法
同步跟综训练
• 4.在研究匀变速直线运动的实验中，某同学操作以下实 验步骤，其中错误或遗漏的步骤有（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，并穿过打点计时器的限位孔 • 将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序。
答案BCD
同步跟综训练
3.在研究匀变速直线运动的实验中，算出小车经过各 计数点瞬时速度如下
计数点序号 计数点对应的时刻（s） 1 0.10 44.0 2 0.20 62.0 3 0.30 81.0 4 0.40 5 0.50 6 0.60
最新人教版高中物理必修1第二章《实验：探究小车速度随时间变化的规律》备课资料
备课资料运动学运动学是理论力学的一个分支学科，它是运用几何学的方法来研究物体的运动，通常不考虑力和质量等因素的影响.至于物体的运动和力的关系，则是动力学的研究课题.用几何方法描述物体的运动必须确定一个参考系，因此，单纯从运动学的观点看，对任何运动的描述都是相对的.这里，运动的相对性是指经典力学范畴内的，即在不同的参考系中时间和空间的量度相同，和参考系的运动无关.不过当物体的速度接近光速时，时间和空间的量度就同参考系有关了.这里的“运动”指机械运动，即物体位置的改变；所谓“从几何的角度”是指不涉及物体本身的物理性质（如质量等）和加在物体上的力.运动学主要研究点和刚体的运动规律.点是指没有大小和质量、在空间占据一定位置的几何点.刚体是没有质量、不变形，但有一定形状、占据空间一定位置的形体.运动学包括点的运动学和刚体运动学两部分.掌握了这两类运动，才可能进一步研究变形体（弹性体、流体等）的运动.在变形体研究中，须把物体中微团的刚性位移和应变分开.点的运动学研究点的运动方程、轨迹、位移、速度、加速度等运动特征.这些都随所选的参考系不同而异；而刚体运动学还要研究刚体本身的转动过程、角速度、角加速度等更复杂些的运动特征.刚体运动按运动的特性又可分为：刚体的平动、刚体定轴转动、刚体平面运动、刚体定点转动和刚体一般运动.运动学为动力学、机械原理（机械学）提供理论基础，也包含有自然科学和工程技术很多学科所必需的基本知识.运动学的发展历史运动学在发展的初期，从属于动力学，随着动力学而发展.古代，人们通过对地面物体和天体运动的观察，逐渐形成了物体在空间中位置的变化和时间的概念.中国战国时期在《墨经》中已有关于运动和时间先后的描述.亚里士多德在《物理学》中讨论了落体运动和圆运动，已有了速度的概念.伽利略发现了等加速直线运动中，距离与时间二次方成正比的规律，建立了加速度的概念.在对弹射体运动的研究中，他得出抛物线轨迹，并建立了运动（或速度）合成的平行四边形定则，伽利略为点的运动学奠定了基础.在此基础上，惠更斯在对摆的运动和牛顿在对天体运动的研究中，各自独立地提出了离心力的概念，从而发现了向心加速度与速度的二次方成正比、同半径成反比的规律.18世纪后期，由于天文学、造船业和机械业的发展和需要，欧拉用几何方法系统地研究了刚体的定轴转动和刚体的定点运动问题，提出了后人用他的姓氏命名的欧拉角的概念，建立了欧拉运动学方程和刚体有限转动位移定理，并由此得到刚体瞬时转动轴和瞬时角速度矢量的概念，深刻地揭示了这种复杂运动形式的基本运动特征.所以欧拉可称为刚体运动学的奠基人.此后，拉格朗日和汉密尔顿分别引入了广义坐标、广义速度和广义动量，为在多维位形空间和相空间中用几何方法描述多自由度质点系统的运动开辟了新的途径，促进了分析动力学的发展.19世纪末以来，为了适应不同生产需要、完成不同动作的各种机器相继出现并广泛使用，于是，机构学应运而生.机构学的任务是分析机构的运动规律，根据需要实现的运动设计新的机构和进行机构的综合，现代仪器和自动化技术的发展又促进机构学的进一步发展，提出了各种平面和空间机构运动分析和综合的问题，作为机构学的理论基础，运动力学已逐渐脱离动力学而成为经典力学中一个独立的分支.伽利略对运动快慢的研究16世纪末，西方学术上都认为重的物体下落比轻的物体更快，毕竟，亚里士多德曾经这样说过.一个古希腊学者的观点尚且如此，足以表明科学在中世纪衰落造成的后果.时任比萨大学数学系主任的伽利略如此大胆地对这一常识产生质疑.这个故事已经成为科学传奇的一部分：他从小镇的斜塔上同时放下两个不同重力的物体，结果显示它们同时着地.为了进一步搞清楚运动的性质，伽利略进行了测量对象方面的转换——由于物体从室内一定高度下落所用时间很短，而当时又没有精确的计时工具，伽利略巧妙地把研究对象由落体运动转变成物体在斜面上的运动，下面是伽利略的具体实验过程.他取了一块5.6 m长，0.23 m宽的板，并居中开了一个凹槽，尽可能地平整和光滑.他将这个平面倾斜，滚下钢球，用一个大容器（水通过一根细管进入玻璃杯）制作的水钟记下它们的下滑时间，每一次运动后称一下流出水的重力，从而确定经过了多少时间，并和球经过的距离进行比较.亚里士多德已经预言滚球的速度是常数：通过的时间为原来的两倍，通过的距离也为原来的两倍.伽利略则证明距离实际上正比于时间的平方：时间变为2倍，距离将变为4倍.伽利略实验结果否定了亚里士多德预言的滚球的速度是常数，他会得出什么结论呢？预习一下本章第三节的内容，回答上述问题.更重要的是此实验开了用实验作为学说最终仲裁者的先河.。
【教师整理】高中物理(人教版)必修一：第二章+第一节+实验：探究小车速度随时间变化的规律(共34张PPT)
v－t图象的斜率大小等于加速度大小，t2～t3段斜率最大，
所以加速度最大．
答案 略
点评 速度大小的变化情况仅由速度和加速度方向的关系 确定，不要认为加速度为负值，就做匀减速运动，如在本题 中t4～t5时间内，虽然加速度为负值，但速度也为负值，即两 者方向相同，物体做匀加速直线运动．
变式训练2
某质点的运动图象如图8－3所示，则质点( )
图7－3甲
(1) 若从纸带上打 A 点的时刻开始计时，将 B、 C 、 D 、 E、 F各个时刻的瞬时速度标在如图 7 － 3 乙所示的坐标纸上，并 画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线．
图7－3乙 (2)计算加速度的大小是多少？
Δx 解析 (1)由 v ＝ 得小车的速度分别为： Δt xAC vB＝ ＝0.400 m/s 2T xbd vC＝ ＝0.479 m/s 2T xCE vD＝ ＝0.560 m/s 2T xDF vE＝ ＝0.640 m/s 2T xEG vF＝ ＝0.721 m/s 2T
答案 不能超过54 km/h
点评 根据匀加速直线运动的速度公式即可得出答案．不 过要注意加速度是负值．匀减速到零的直线运动可以反过来 看做是初速度为零的匀加速直线运动，这样解起来很方 便．车最终停下来，所以末速度为零，这一点容易忽略，导
致缺少条件，解不出答案．
变式训练1
汽车以40 km/h的速度匀速行驶， (1)若汽车以0.6 m/s2的加速度加速，则10 s后速度能达到 多少？ (2)若汽车刹车以0.6 m/s2的加速度减速，则10 s 后速度减 为多少？ (3)若汽车刹车以3 m/s2的加速度减速，则10 s后速度为多 少？
们所求的允许最高速度，记为v0，过程的持续时间t＝2.5 s.
新教材《实验：探究小车速度随时间变化的规律》PPT完美课件人教版1
物理[必修 · 第一册 RJ]
1．某同学用打点计时器做研究变速运动的实验。他按下图所示安装 好了实验器材，接好了线，准备打开电源开关进行实验。在他所组装的 器材中，有三处错误，请你指出：
(1)_电__压__不__应__选__2_V__，__应__选__4_V__－__6_V____； (2)_不__应__接__直__流__输__出__，__应__接__交__流__输__出____； (3)_小__车__不__应__靠__在__滑__轮__处__，__应__靠__近__打__点__计__时__器__处__。
本 阔，通过联想比较，筛选最简洁的解题公式。另外还要注意总结 章
素 分析问题的方法，除了常用的解析法，还有图像法、比例法、极
养 概
值法、逆向转换法等。
述
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1．实验：探究小车速度随时间变化的规律
目标体系构建 课前预习反馈 课内互动探究 课堂达标检测 夯基提能作业
第二章 匀变速直线运动的研究
位置编号 时间t/ s
012345
x/ m
v/(m·s－1)
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第二章 匀变速直线运动的研究
物理[必修 · 第一册 RJ]
②分别计算出与所求点相邻的两计数点之间的距离Δx1、Δx2、Δx3… 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，填入上面的表格中。 ④根据表格的数据，分析速度随时间怎么变化。
D．取下纸带； E．将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上平稳地滑行； F．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔。 (1)所列步骤中有错误的是： _A_中__应__先__通__电__，__再__放__纸__带___；__D_中__取__下__纸__带__前__应__先__断___开__电__源__；__E_中__操__作_ _时__应__不__挂__槽__码__。 (2)遗漏的步骤：__G_：__换__上__新__纸__带__，__重__复__实__验__三__次___。 (3)将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序：_B__F_E_C__A_D__G___。 思路引导：(1)牢记实验操作的步骤；(2)知道操作过程的注意事项。
人教版高中物理必修1 第二章第1节《实验：探究小车速度随时间变化的规律》课件(共15张PPT)
高中物理 必修一
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1 实验：探究小车速度随时间变化的规律
教学目标
1.会用电火花打点计时器，会计算纸带各点瞬时 速度
2.会用表格法收集数据，并运用电子表格处理实 验数据得到图像，通过图像观察小车的运动规 律
3.体验手工绘图，人机结合绘图，传感器与计算 机结合全自动绘图，体验信息技术度科学实验 的应用价值
3. 换上纸带，重复操作三次
3、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.调节滑轮高度时,细绳应与木板平行。 3.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,防止小车从板上掉下来。 4.先接通电源，后让纸带运动。 5.打点结束后立即关闭电源，然后再更换纸带。
用位移传感器探究小车速度随时间 变化的规律
巩固探究
关于用打点计时器探究小车速度随时间变化规律的 实验，下列说法中正确的是( BC )
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
课堂小结
复习回顾
问题1：打点计时器可以直接记录的物理量是什么?可以间 接测量什么物理量？
位移、时间 （测量位移与时间的仪器）
两点间的平均速度
某点的瞬时速度
加速度
问题2：如何测量纸带上计数点的瞬时速度？例如图 中C点的瞬时速度Vc＝___v_c ___x_2B _TD ______(相邻计数点 间时间间隔为T)。
用打点计时器来测量小车随时间的变 化规律，为后面学习匀变速直线运动的 规律打下了实验基础。
作业布置
人教版物理必修一课件第二章第1节实验：探究小车速度随时间变化的规律
第二章 匀变速直线运动的研究
第1节 实验：探究小车速度随时间变化 的规律
1 细梳理、基础巩固
1 细梳理、基础巩固
一、实验器材 打点计时器、1 _交__流__电__源___、纸带、一端附有滑轮的长木板、 小车、细绳、钩码、 2 __刻__度__尺__、坐标纸．
二、实验原理 1．纸带上某点的瞬时速度一般用一小段时间内的 3 _平__均__速__度___代替． 2．用描点法画出小车的 v-t 图象，图线的 4 __斜__率__表示加速 度，如果 v-t 图象是一条倾斜的直线，说明小车的速度是 5 _均__匀__变__化___的．
5．(多选)在用打点计时器“探究小车速度随时间变化的规 律”的实验中，下列关于作 v-t 图象的说法中，正确的是( )
A．只要确定了 v-t 图象中的两点，就可以得到小车运动的 v-t 图象，因此，实验只需要测出两组数据
B．作 v-t 图象时，所取的点越多，图线就越准确 C．作出的 v-t 图线应该通过所有的点，图线曲折也可以 D．对于偏离图线较远的点，说明误差太大，应舍去
1．关于“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列 操作不正确或不必要的是( )
A．长木板必须水平，不能一端高，一端低 B．释放小车时，小车应靠近打点计时器 C．应先接通电源，待打点计时器打点稳定后再释放小车 D．要在小车到达定滑轮之前使小车停止运动
解析：选 A 在此实验中，带滑轮的长木板可以倾斜，只要 小车能以稍大的加速度做匀变速直线运动就可以；为了充分利用 纸带，使纸带上打点多一些，应使小车在靠近打点计时器处释放， 并且要先接通电源再释放小车；为了防止小车与滑轮碰撞而损坏， 应在小车到达滑轮前使其停止运动．故选 A．
五、注意事项 1．开始释放小车时，应使小车靠近 18 _打__点__计__时__器___． 2．先 19 _接__通__电__源___，等打点稳定后，再 20 _释__放__小__车___． 3．打点完毕，立即断开电源． 4．选取一条点迹清晰的纸带，舍弃开头点迹密集部分，适当 选取计数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的时间间 隔 T 等于多少．一般在纸带上每隔 4 个点取一个计数点，即时间 间隔为 T＝0.02×5 s＝ 21 __0_._1_ s.
人教版高中物理必修1同步学习 第2章 匀变速直线运动的研究 1实验：探究小车速度随时间变化的规律77
第1节 实验：探究小车速度随时间变化的规律学习目标：1.明确实验思路,学会用列表法、图像法处理实验数据并分析运动特点.2.进一步掌握打点计时器的使用、纸带数据处理和测量瞬时速度的方法．知识点一 实验思路1．进一步练习使用打点计时器．2．利用v －t 图像处理数据,并据此判断小车的运动性质． 3．能根据实验数据求加速度． 知识点二 实验数据测量 1．位置记录跟小车连在一起的纸带记录运动小车在不同时刻的位置． 2．瞬时速度的计算如果打出的纸带如图所示,各计数点的瞬时速度可用以该点为中间时刻的一段时间内的平均速度来代替：v n ＝x n ＋x n ＋12T.3．根据v －t 图像判断运动性质用描点法可作出小车运动的v －t 图像,根据图像的形状可判断小车的运动性质． 4．加速度的计算利用v －t 图线的斜率求出小车的加速度． 利用a ＝v t －v 0t 求加速度．知识点三 实验器材打点计时器、一端附有定滑轮的长木板、小车、学生电源、细绳、槽码、刻度尺、纸带．1．打点计时器打出的纸带只能记录时间．( )2．在v －t 图像中,可以根据图线倾角的正切值计算加速度．( )3．实验中,悬挂的槽码越多,实验数据越准确．( )4．实验中,小车释放前应靠近打点计时器．( )[答案] 1.× 2.× 3.× 4.√探究小车速度随时间变化的规律的实验中,是否需要平衡摩擦力？[答案]不需要平衡摩擦力,只要保证小车所受到的力为恒力,加速度恒定就可以完成实验．要点一实验思路1．把一端附有定滑轮的长木板放在桌面上,并使定滑轮伸出桌面,把打点计时器固定在木板上远离定滑轮的一端,连接好电路,如图所示．2．把细绳拴在小车上,使细绳跨过定滑轮,并在下面挂上合适的槽码,接通电源,待打点计时器打点稳定后再放开小车,让小车拉着纸带运动,打完一条纸带后立即关闭电源．【典例1】在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中,某同学进行了以下实验操作步骤,试找出其中的错误和遗漏的步骤(遗漏步骤可编上序号G、H、…)．A．将打点计时器固定在长木板无滑轮一端,并接好电路B．拉住纸带,将小车移到靠近打点计时器的一端后,放开纸带,再接通电源C．把一条细绳拴在小车上,细绳跨过定滑轮,下面吊着适当的槽码D．取下纸带,再断开电源E．将纸带固定在小车尾部,并穿过打点计时器的限位孔F．从所打的纸带中选取理想的纸带进行测量分析错误和遗漏：①_____________________________；②_____________________________；③_____________________________.正确的操作步骤为________________．[思路点拨] 熟练掌握实验操作的步骤及操作中的注意事项是能否完成本实验的关键．[解析]正确的实验步骤是：把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没有滑轮的一端,并连好电路,把一条细绳拴在小车上,细绳跨过定滑轮,另一端吊合适的槽码,把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面,使小车停在靠近打点计时器处,先接通电源,再放开小车,让小车运动,打完一条纸带,断开电源,取下纸带,换上新纸带,再重做两次．即顺序为AECBDGF.[答案]①B中应先接通电源,再放开纸带②D中应先断开电源,再取下纸带③G.换上新纸带,重复实验两次AECBDGF(1)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.(2)实验操作时,必须先接通电源,再释放小车.(3)要避免小车和滑轮相碰,在小车与滑轮相碰前要及时用手按住小车.(4)打完一条纸带后要立即关闭电源,避免计时器线圈过热而损坏.(5)电磁打点计时器使用的电源是低压交流电源,电火花打点计时器使用的电源是220 V的交流电源.(6)在测量长度时,用刻度尺对齐起始计数点,依次读出各计数点到起始点的长度值,不能分段测量.)1．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,下列说法中正确的是( )A．长木板一定要水平摆放B．使用刻度尺测量长度时,不必估读C．使用刻度尺测量长度时,要估读到最小刻度的下一位D．作v－t图像时,所描线必须经过每一个点[解析]实验过程中,一般长木板应平放,不能侧向倾斜,但适当一端高一端低,也是可以的,A错误；使用刻度尺测长度时,需要估读,B错误、C正确；作v－t图像时,若各点与直线拟合,则作直线并使直线经过尽量多的点,D错误．[答案] C2．在“研究匀变速直线运动”的实验中,使用电磁打点计时器(所用交流电的频率为50 Hz),得到如图所示的纸带．图中的点为计数点,相邻两计数点间还有四个点未画出来,下列表述正确的是( )A ．实验时应先放开纸带再接通电源B ．从纸带上不可能求出计数点C 对应的速率 C ．从纸带上可以求出计数点B 对应的速率D ．相邻两个计数点间的时间间隔为0.02 s[解析] 在“研究匀变速直线运动”的实验中,实验时应先接通电源再放开纸带,A 错误；根据C 点为B 与D 的中间时刻点则有v C ＝s BD2T ,B 错误；同理,C 正确；由于相邻的计数点之间还有4个点没有画出,所以时间间隔为0.1 s,D 错误．[答案] C要点二物理量的测量、进行实验1．纸带的选取及测量在三条纸带中选择一条点迹最清晰的纸带,舍掉开头一些过于密集的点迹,找一个适当的点当作计时起点(0点)．为了便于测量,常常每5个计时点取1个计数点(两相邻计数点中间还有4个计时点)进行测量,两相邻计数点间的时间间隔T ＝0.1 s.2．采集数据如图所示,不能直接测量两个计数点间的距离,而是先一次性测出各个计数点到计时起点的距离x 1、x 2、x 3、x 4、…,然后再计算出相邻的两个计数点间的距离．Δx 1＝x 1,Δx 2＝x 2－x 1,Δx 3＝x 3－x 2,Δx 4＝x 4－x 3,Δx 5＝x 5－x 4.3．计算速度我们可以用平均速度代替各计数点的瞬时速度,即v 1＝Δx 1＋Δx 22Δt ,v 2＝Δx 2＋Δx 32Δt,…(Δt 为相邻两个计数点间的时间间隔),将各计数点对应的时刻和瞬时速度填入下表：位置编号0 1 2 3 4 5时间t/s速度v/(m·s－1)4.作v－t图像以速度v为纵轴、时间t为横轴建立平面直角坐标系,根据表中数据在坐标系中描点,观察点的分布规律,然后用一条平滑的曲线(包括直线)“拟合”这些点,作出描述小车运动的v－t图像．如图所示．【典例2】一小球在桌面上从静止开始做加速直线运动,现用高速摄影机在同一底片上多次曝光,记录下小球每次曝光的位置,并将小球的位置编号．如图甲所示,1位置恰为小球刚开始运动的瞬间,作为零时刻．摄影机连续两次曝光的时间间隔均相同．(1)小球从1位置到6位置的运动过程中经过各位置的速度如表所示,将表中的数据补充完整.计数点序号 1 2 3 4 5 速度v n/(m·s－1) v1＝0 v2＝0.06 v3＝____ v4＝0.18 v5＝____(2)在图乙所示的坐标纸上作出小球的速度—时间图像(保留描点痕迹)．(3)由v －t 图像可知小车运动的规律：速度随时间____________．[思路点拨] (1)横轴与纵轴都要注意选取合适的标度,使画出的图线基本占满整个坐标纸,以便于观察；(2)作图像时,应保证大多数点落在同一条直线上,不落在同一直线上的点要均匀分布在直线的两侧．[解析] (1)因为x 1＋x 2＝0.06 m,且v 2＝0.062T m/s ＝0.06 m/s,所以T ＝0.5 s因为x 2＋x 3＝0.12 m,则v 3＝x 2＋x 32T ＝0.122×0.5 m/s ＝0.12 m/s 因为x 4＋x 5＝0.24 m,则v 5＝x 4＋x 52T ＝0.242×0.5m/s ＝0.24 m/s (2)其v －t 图像如图所示．(3)小车运动的v －t 图像是一条斜向上的直线,表示小车的速度随时间均匀增加． [答案] (1)0.12 0.24 (2)图见解析 (3)均匀增加(1)作图时建立的坐标轴的单位长度的选取要合适,尽量使图线分布在坐标平面的中央区域. (2)应让曲线连接尽可能多的点,不能连接的点应均匀分布在图线两侧,以减小偶然误差.(3)v －t 图像的斜率表示小车的加速度,即,但不能采用求正切值的方法求加速度.3．用接在50 Hz 交流电源上的打点计时器,研究小车做匀加速直线运动的规律,某次实验中得到的一条纸带如图所示,从比较清晰的点起,每五个打印点取一个点作为计数点,分别标作0、1、2、3、4.测得0、1两计数点间的距离s 1＝30.0 mm,3、4两计数点间的距离s 4＝48.0 mm,则小车在0与1两计数点间的平均速度为________m/s,小车的加速度为________m/s 2.[解析] 根据平均速度的定义式,可得小车在0与1两计数点间的平均速度v 01＝0.0300.1m/s ＝0.30 m/s 小车在3与4两计数点间的平均速度v 34＝0.0480.1 m/s ＝0.48 m/s故小车的加速度a ＝Δv Δt ＝v 34－v 013T ＝0.48－0.303×0.1 m/s 2＝0.6 m/s 2.[答案] 0.30 0.64．打点计时器使用的交流电频率为50 Hz,记录小车做变速运动的纸带如图所示,在纸带上选择0、1、2、3、4、5六个计数点,相邻两计数点之间还有四个点没有画出．纸带旁并排放着带有最小刻度为1毫米的刻度尺,0刻度线跟计数点0对齐．(1)分别计算小车在打计数点2、计数点4时的瞬时速度大小；(2)求小车在打计数点2和计数点4这段时间间隔内的平均加速度大小．[解析] (1)计数点1、3、5到0点的距离可以通过刻度尺直接读出,读数时注意估读到毫米位的下一位,依次为x 1＝1.20 cm 、x 3＝5.40 cm 、x 5＝12.00 cm.小车在打计数点2时的瞬时速度大小等于其在计数点1、3之间的平均速度大小,即v 2＝x 3－x 12T ＝0.21m/s ；同理,v 4＝x 5－x 32T＝0.33 m/s.(2)平均加速度大小a ＝v 4－v 22T ＝0.33－0.212×0.1 m/s 2＝0.60 m/s 2.[答案] (1)0.21 m/s 0.33 m/s (2)0.60 m/s 2要点三实验误差分析误差的来源 误差的说明使用的电源频率不稳定,导致计时误差 这是系统误差．电源频率增加时,计算用的时间0.02 s 比真实时间大,计算出的速度偏小；电源频率减小时,计算用的时间0.02 s 比真实时间小,计算出的速度偏大纸带上计数点间距离的测量存在误差 这是偶然误差．多次测量取平均值是减小偶然误差的有效手段 木板各处的粗糙程度不同,摩擦不均匀 这是系统误差．应选择平整的长木板,或提前在长木板上均匀刷上油漆作v －t 图像时存在误差这是偶然误差．画v －t 图像时选择合适标度,作图时认真、准确可以减小误差【典例3】 (多选)在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中,对于减小实验误差来说,下列方法有益的是( )A ．把每打五个点的时间间隔作为一个时间单位来选取计数点B ．使小车运动的加速度尽量小些C ．舍去纸带上密集的点,只利用点迹清晰、点间间隔适当的那一部分进行测量、计算D ．选用各处平整程度、光滑程度相同的长木板做实验[思路点拨] 明确本实验的误差来源及减小误差的方法是解决本题的关键．[解析] 选取计数点可以使用于测量和计算的相邻点间的间隔增大,在用直尺测量这些点间的间隔时,在一次测量绝对误差基本相同的情况下,相对误差较小,因此A 选项正确；在此实验中,如果小车运动的加速度过小,打出的点很密,长度测量的相对误差较大,测量准确度会降低,因此使小车的加速度略大一些较好,如果每五个点取一个计数点,那么以能在纸带上50 cm长度内清楚地取出七八个计数点为宜,B错误；C 项保证了选点的正确；D项是物体做匀变速直线运动的前提．故A、C、D正确．[答案]ACD参与本实验计算的量有位移x和时间T,因此误差主要来源于x.(1)我们应选择点迹小而清晰的纸带,且要用分度值为1 mm的刻度尺测量并估读到0.1 mm.(2)读数时眼睛要正对点和刻度尺,以尽量减小误差.(3)小车速度应适当大些,这样可以减小测量长度的误差.(4)适当选几个(如五个)计时点的时间间隔作为时间单位,可减小测量时间间隔的误差,测量两计数点间的距离时,要一次完成测量,不能分段测量.5．在用打点计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,下述测量每相邻两计数点间距离的方法正确的是( )A．当某两个计数点间的距离较大时,可以用短尺把它分段来测量B．当某两个计数点间的距离较小时,可以用短尺一次把它测完C．测量每两个相邻计数点间的距离,应该用毫米刻度尺的零刻线对准起点,读出各计数点对应的刻度值,然后逐一相减,得到每两个相邻计数点间距离的数值D．分别测出每两个计数点间的距离,这样便于记录[解析]为了减小测量误差,测量两个相邻计数点间的距离时,应该用毫米刻度尺量出各点到第一个点的距离,再逐一相减,得到每两个相邻计数点间的距离,故只有C项正确．[答案] C6．在实验中,利用纸带上的数据得出各计数点的瞬时速度后,以速度v为纵轴,以时间t为横轴建立直角坐标系．某次实验中某同学描出的点如图所示．在直角坐标系上一共描出了10个点．下列思考有道理的是( )①这10个点无论如何也不在一条直线上,因此小车运动的v－t图像不可能为一条直线,而应为一条光滑的曲线②这10个点中有8个点虽然不在一条直线上,但它们都在一条直线附近,只有F和B两点离这条直线太远③在10个点当中只有4个点能画在一条直线上(A、D、G、I),有6个点不在该直线上,这条直线肯定不能表示小车运动的规律④与直线偏差较小的点(C、E、H、J)可能是实验误差造成的,而与直线偏离较大的点(B、F)则可能是实验中出现错误造成的( )A．①③B．②④ C．①②D．③④[解析]考虑有误差,才不可能在一直线上,而偏离直线太远,则不属于误差,而是错误．而若理想化,则这些点应在一直线上,①③错误；②④正确；故选B.[答案] B课后作业(五)[要点对点练]要点一：实验思路及进行实验1．某同学用打点计时器做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验．他按图所示安装好了实验器材,接好了导线,准备打开电源开关进行实验．他所组装器材中,有三处错误,请你指出：(1)_____________________________；(2)_____________________________；(3)_____________________________．[答案](1)电压不应选2 V挡位,应选4～6 V挡位(2)不应接直流输出,应接交流输出(3)小车不应靠在滑轮处,应靠近打点计时器处2．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中,从下列所给器材中选出本实验所必须的器材有________；为能按实验要求达到实验目的,还缺少的器材有________(写出一种即可)．①电磁打点计时器②天平③低压直流电源④细绳⑤纸带⑥小车⑦槽码⑧停表⑨一端带有滑轮的长木板[解析]在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中,所需的实验步骤：(1)木板平放,并使滑轮伸出桌面,把打点计时器固定,连接好电路；(2)穿纸带,挂槽码；(3)先接通电源,然后放开小车,让小车拖着纸带运动,打完一条后立即关闭电源．由实验步骤可以看出需要的仪器有①④⑤⑥⑦⑨.为了得到小车的运动规律,还需要用刻度尺来测量计数点之间的距离,用来计算速度和加速度；电磁打点计时器工作时需要低压交流电源．[答案]①④⑤⑥⑦⑨低压交流电源(或刻度尺)要点二：数据记录及处理3．在用打点计时器探究匀变速直线运动的速度随时间变化规律的实验中,获得的一段纸带如图所示,A、B、C、D为相邻的四个计数点,已知AB＝1.80 cm,BC＝2.00 cm,CD＝2.20 cm,相邻两计数点间的时间间隔为0.1 s．关于该实验,下列说法正确的是( )A．相邻两计数点间的时间间隔为0.1 s是用停表测出的B．实验时应先释放小车再接通电源C．打点计时器打C点时,小车的速度为0.42 m/sD ．小车运动的加速度是0.2 m/s 2[解析] 相邻两计数点间的时间间隔T ＝0.1 s,并不是停表测量出的,而是按打点先后顺序每5个点取1个计数点得到的,A 错误；实验时应先接通电源,再释放小车,B 错误；打点计时器打C 点时小车的速度等于B 、D 两点间的平均速度,则v C ＝x BD 2T ＝(2.00＋2.20)×10－22×0.1 m/s ＝0.21 m/s,C 错误；同理v B ＝x AC2T ＝(1.80＋2.00)×10－22×0.1 m/s ＝0.19 m/s,故a ＝v C －v B T＝0.2 m/s 2,D 正确．[答案] D4．研究小车做匀变速直线运动的实验装置如图甲所示,其中斜面倾角θ可调．打点计时器的工作频率为50 Hz.纸带上计数点的间距如图乙所示,其中每相邻两点之间还有4个点未画出．(1)部分实验步骤如下：A ．测量完毕,关闭电源,取出纸带；B ．接通电源,等打点计时器工作稳定后放开小车；C ．将小车停靠在打点计时器附近,小车尾部与纸带相连；D ．把打点计时器固定在平板上,让纸带穿过限位孔． 上述实验步骤的正确顺序是________(用字母填写)． (2)图乙中标出的相邻两计数点的时间间隔T ＝________s.(3)计数点5对应的瞬时速度大小的计算式为v 5＝____________________. [解析] (1)实验步骤的正确顺序是DCBA.(2)相邻两计数点之间有4个点未画出,故T ＝0.02×5 s ＝0.1 s. (3)用一小段时间内的平均速度替代瞬时速度,即v 5＝s 4＋s 52T .[答案] (1)DCBA (2)0.1 (3)s 4＋s 52T要点三：实验误差分析5．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,下列说法不正确的是( ) A ．纸带上可以每隔任意相同数量的点选取一个计数点 B ．使用刻度尺测量长度时,要进行估读 C ．作v －t 图像时,所描曲线必须经过每一个点 D ．在处理数据时,常用公式法和图像法[解析] 实验中可以每隔任意相同数量的点选取一个计数点,但每隔四个点取一个计数点的时间间隔为0.1 s,计算时更方便,A 正确；使用刻度尺测长度时,要进行估读,B 正确；作v －t 图像时,应使尽量多的点落在线上,但离线较远的点要舍弃,C 错误；数据处理常选择公式法和图像法,D 正确．C 符合题意．[答案] C6．(多选)在用打点计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,下列关于作v －t 图像的说法正确的是( )A ．只要确定了v －t 图像中的两点,就可以得到小车运动的v －t 图像,因此,实验只需要测出两组数据B ．作v －t 图像时,所取的点越多,图像就越准确C ．作出的v －t 图线应该通过所有的点,图线曲折也可以D ．对于偏离直线较远的点,说明误差太大,应舍去[解析] 作v －t 图像时,选取的点越多,作出的图像就越准确；误差较大的点应舍去,B 、D 正确． [答案] BD[综合提升练]7．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 ．先接通电源或先释放纸带都可以D ．纸带上打点越密集,说明纸带运动速度越大(2)使用电磁打点计时器,应选用________(选填“直流”或“交流”)电源,若频率为50 Hz,则每隔________s 打一个点．(3)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5个点取一个计数点,分别标明0、1、2、3、4,量得x 1＝30.0 mm,x 2＝36.0 mm,x 3＝42.0 mm,x 4＝48.0 mm,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.[解析] (1)实验时应先接通电源,再释放纸带,故A 、C 错误,B 正确；纸带上打点越密集,说明纸带运动速度越小,故D 错误．(2)打点计时器使用交流电源,频率为50 Hz,每隔0.02 s 打一个点．(3)1和4点之间的平均速度为v ＝x 2＋x 3＋x 43T ＝(36.0＋42.0＋48.0)×10－30.3 m/s ＝0.42 m/s,计数点2的瞬时速度为v 2＝x 2＋x 32T＝ (36.0＋42.0)×10－30.2m/s ＝0.39 m/s.[答案] (1)B (2)交流 0.02 (3)0.42 0.398．如图甲所示,用打点计时器记录小车的运动情况．小车开始在水平玻璃板上运动,后来在薄布面上做减速运动．所打出的纸带及相邻两点间的距离(单位：cm)如图乙所示,纸带上相邻两点间对应的时间间隔为0.02 s.(1)计算计时器打出点2、3时小车的速度大小,填入表中．计数点序号 1 2 3 4 5 速度 v n /(m ·s －1)v 1＝0.75v 2＝____v 3＝____v 4＝0.45v 5＝0.35(2)在平面直角坐标系中作出小车在薄布上运动的v －t 图像． (3)求出小车在玻璃板上的运动速度大小．[解析] (1)根据题图乙可得v 2＝1.4＋1.20.04 cm/s ＝65 cm/s ＝0.65 m/s,v 3＝1.2＋1.00.04 cm/s ＝55 cm/s＝0.55 m/s.(2)以速度为纵坐标,以时间为横坐标建立直角坐标系．用描点法作出小车在薄布上做减速运动的v －t 图像．将图线延长,使其与纵轴相交,如图所示．(3)由图像可知,小车做减速运动的初速度为0.85 m/s,即小车在玻璃板上的运动速度大小． [答案] (1)0.65 0.55 (2)图见解析 (3)0.85 m/s9．某实验小组采用如图甲所示的实验装置探究小车做匀变速直线运动的规律,打点计时器工作频率为50 Hz.图乙是实验中得到的一条较理想的纸带,每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.10 s.通过计算已经得出了打下A 、B 、C 、D 四个点时小车的瞬时速度,以A 点为计时起点,通过描点连线得到了如图丙所示的图像．试分析下列问题：(1)打点计时器打E 点时小车的瞬时速度v E ＝________m/s.(保留三位有效数字) (2)小车运动的加速度为a ＝________m/s 2.(保留两位有效数字) (3)打点计时器打下A 点时的速度为v A ＝________m/s.[解析] (1)根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度知：v E ＝x DE ＋x EF2T＝(5.99＋6.80)×10－22×0.10m/s ＝0.640 m/s.(2)在v －t 图像中,图线的斜率表示加速度,则a ＝0.560－0.4000.3－0.1 m/s 2＝0.80 m/s 2.(3)由加速度的定义可知a ＝v E －v A4T,解得v A ＝0.640 m/s －0.80×0.4 m/s ＝0.320 m/s. [答案] (1)0.640 (2)0.80 (3)0.32010．为了测定气垫导轨上滑块的加速度大小,在滑块上安装了宽度为3.0 cm 的遮光板,如图所示,滑块在牵引力作用下先后加速通过两个光电门,配套的数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门的时间为Δt 1＝0.30 s,通过第二个光电门的时间为Δt 2＝0.10 s,遮光板从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间间隔为Δt ＝3.0 s,则滑块的加速度为多大？[解析] 遮光板通过第一个光电门的速度v 1＝L Δt 1＝0.030.30 m/s ＝0.10 m/s,遮光板通过第二个光电门的速度v 2＝L Δt 2＝0.030.10 m/s ＝0.30 m/s,故滑块的加速度a ＝v 2－v 1Δt ＝0.30－0.103.0m/s2＝0.067 m/s 2.[答案] 0.067 m/s2。
人教版高中物理必修一第二章第1课《实验：探究小车速度随时间变化的规律》课件(共19张PPT)
，为了便于测量，
开头一些过于密集的点迹，找一个适当的点当做
。
2．计算出各计数点的 速度，填入设计好的表格中。
3．以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，根据 表中v、t数据，在直角坐标系中 ，探究小车速度随时间 变化的规律。
表格法处理数据
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。
要探究一个物体的速度随时间变化的规律，必须知道物 体在不同时刻的速度，但直接测量物体的速度是不容易的。 请同学们思索一下怎样利用下面的实验装置，探究小车速度 随时间的变化规律。
实验目的
1.练习使用打点计时器及利用纸带求速度。 2．应用v－t图象处理实验数据。
实验原理
利用打点计时器打出的纸带上记录的数据，先计算出
2．用描点法画出小车的v－t图象，图线的斜率表示 ，如果v－t图象是一条倾斜的直线，说明物体的
速度随时间 变化。
实验器材
打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、复
写纸片、细绳、钩码、刻度尺、导线、
电源。
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，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。
位置编号 0 1 2 3 4 5 时间t/s
x/m v/(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 Δx1、Δx2、Δx3…。
位置编号 0 1 2 3 4 5 时间t/s
x/m v/(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 Δx1、Δx2、Δx3…。
人教版高一物理必修一课件：2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律---2(共31张PPT)
1 实验：探究小车速度随 时间变化的规律
一、实验目的
1．进一步练习使用打点计时器． 2．利用 v-t 图象处理数据，并据此判断物体的运动 性质． 3．能根据实验数据求加速度．
二、实验原理
1．利用打点计时器所打纸带的信息，代入计算式 vn
＝xn＋xn＋1，即用以 2T
(3)若测得 a 段纸带的长度为 2.0 cm，e 段纸带的长度 为 10.0 cm，则可求出加速度的大小为________m/s2.
解析： (1)以纸带宽度为时间单位 0.1 s．x 轴相当于
t 轴，y 轴相当于 v 轴，每段纸带上端中点的纵坐标相当
于这段时间中间时刻的瞬时速度．把纸带上端中点连起来
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)根据所画 v-t 图象求出小车运动的加速度 a＝ΔΔvt .
(2)利用求得的数值在图乙所示坐标纸上作出小车的 v-t 图象(从打 A 点时开始计时)，利用纸带上的数据求出 小车运动的加速度 a＝________m/s2(保留三位有效数 字)．
(3)将图线延长与纵轴相交，交点的纵坐标是 0.12 m/s，此交点的物理意义是_________________________．
类型二 实验数据的分析处理
【典例 2】 在用电火花计时器“探究小车速度随时 间变化的规律”的实验中，图甲是一次记录小车运动情 况的纸带，图中 A、B、C、D、E 为相邻的计数点，相邻 计数点间还有四个点未画出(电源频率为 50 Hz)．
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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，进一步熟练打点计时器的操作和使用。
2．探究小车速度随时间的变化规律，学会用图象法处理实验数据。
二、实验原理
利用打点计时器打出的纸带上记录的数据，先计算各时刻物体的速度，再寻求速度和时间的关系。
1．计算打各计数点时小车的速度，应在计数点附近取一个很短的时间Δt，用Δt内的平均速度当作打该计数点时小车的瞬时速度。
2．用描点法画出小车的v t图象，图线的斜率表示加速度的大小，如v t图象是一条倾斜的直线，说明物体做匀变速直线运动。
三、实验器材
电磁打点计时器、低压交流电源、导线、纸带、复写纸、一端带滑轮的长木板、小车、细线、钩码、刻度尺。
四、实验步骤
1．把一端带有滑轮的长木板放在实验桌上，把一条细线一端拴在小车上，跨过滑轮，另一端挂个数适当的钩码，让小车在钩码牵引下运动。
2．打点计时器固定在长木板的另一端，纸带穿过打点计时器的限位孔，连接在小车后面。
3．连接好电路，将小车停在靠近打点计时器的位置，先接通电源，然后释放小车。
4．打完一次纸带后立即关闭电源，换上纸带，重复操作三次。
5．从打出的纸带中选择一条点迹最清晰的纸带，舍掉开头一些过于密集的点，在后边便于测量的地方找一个点作计数点。
为了计算方便和减小误差，通常每打5个点即相隔0.1 s 选择一个计数点。
本实验对于小车所挂钩码的个数是否越多越好呢？
提示：小车所挂钩码的个数既不能太多也不能太少，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。