2.1-实验：探究小车速度随时间变化的规律

物理定律不能单靠“思维”来获得，还应致力于观察和实验。——普朗克2.1问题1：打点计时器可以直接记录的物理量是什么?问题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知识回顾位移、时间（测量位移与时间的仪器）位移——用刻度尺测量时间——两点的时间间隔为0.02ssmscmvv/26.1/25.126202.040.145.6132smscmvv/02.2/5.202202.045.655.14354)/(05.1904.026.102.2224smtvva知识回顾例1：下图为某次实验打出的一条纸带，请求出第二点、第四点的瞬时速度及物体运动的加速度。实验小车的运动可以说是最简单的运动形式，它运动的速度随时间变化有没有什么规律呢？怎样研究物体运动的规律？打点计时器一、提出问题要探究一个物体的运动随时间变化的规律，必须知道物体在不同时刻的速度，直接测量瞬时速度是比较困难的，我们可以借助打点计时器先记录物体在不同时刻的位置，再通过对纸带的分析，计算得到相应时刻的瞬时速度。一、实验目的１．会运用已学知识处理纸带，求各点瞬时速度和物体的加速度（重点）２．会用表格法处理数据，并合理猜想３．巧用v-t图象处理数据，观察规律二、设计实验需要哪些仪器？打点计时器、学生电源、导线、试验小车、细绳、纸带、复写纸、带滑轮长木板、刻度尺钩码三、实验原理示意图四、实验步骤⑴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⑵穿纸带；挂钩码。⑶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。⑷换纸带，加钩码，再做二次.四、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,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。五、数据处理问题一：怎样选取纸带上的点？开头过于密集的点舍掉，从清楚的点开始,每隔五个间隔取一个计数点，(每两个计数点之间的时间间隔是0.1s）。0123五、数据处理问题二：如何计算出所取点的瞬时速度？用求平均速度的方法来代替（用计算较准确的平均速度来代替。01231.2cm1.6cm2.0cm2.4cm平均速度→瞬时速度（如何测△x）01231.2cm1.6cm2.0cm2.4cm位置0123时刻t/s0.000.100.200.30速度v/m·s-10.300.400.500.60五、数据处理问题三：如何处理计算出来的数据？1、将实验数据填入设计好的表格中。五、数据处理问题三：如何处理计算出来的数据？1、将实验数据填入设计好的表格中。2、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）3、描点：观察和思考点的分布规律。4、拟合：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，让尽可能多的点处在直线上，不在直线上的点应对称地分布在直线两侧。t/sv/(m.s-1)描点连线作图00.10.20.30.40.50.60.71.21.00.80.60.40.2△t△v问题图线的特点？小车的运动规律？如何求加速度？如果这些点不在一条直线上，怎么办？舍去！实验结论v-t图线为直线——从图线上可以求出每一时刻的速度——小车的速度随时间的增加而均匀增加——从图线上求出加速度av/m·s0.10-10.200.300.400.500.60t/s0.1000.200.30①②③1、图像跟纵轴的交点表示什么？2、图像的倾斜程度表示什么？3、三次实验在同一坐标纸上可以作出三条直线，为什么倾斜程度不同？4、两图像交点表示什么？思考例1：在《探究小车速度随时间变化的规律》的实验中，某同学的操作有以下步骤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．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔其中错误或遗漏的步骤有（遗漏步骤可编上序号G、H…）将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序。解析：（1）A中应先通电，再放纸带。（2）D中取下纸带前应先断开电源。（3）补充步骤F：换上新纸带，重复三次。步骤顺序为：BFCADG例2、某同学在“探究小车运动速度随时间变化的规律”的实验中，用打点计时器记录被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，其相邻点间的距离如图7－3甲所示，每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.1s.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．(2)计算加速度的大小是多少？图7－3乙解析(1)由v＝ΔxΔt得小车的速度分别为：vB＝xAC2T＝0.400m/svC＝xbd2T＝0.479m/svD＝xCE2T＝0.560m/svE＝xDF2T＝0.640m/svF＝xEG2T＝0.721m/s根据计算得出的速度及其对应的时刻，得到如图7－3丙所示的5个圆点，用描点法作出的小车瞬时速度随时间变化的关系图线如图7－3丙所示．图7－3丙(2)在速度图象上选取两点，如0.1s对应的点和0.4s对应的点，坐标分别为(0.1,0.4)和(0.4，0.64)，此时计算出斜率就是加速度的大小．a＝ΔvΔt＝0.640－0.4000.4－0.1m/s2＝0.8m/s2.答案(1)如图7－3丙所示(2)0.8m/s2点评在分析纸带数据时，沿用第一章求瞬时速度的方法，即vn＝xn＋xn＋12T，求出各点的速度，作图象时要进行线性拟合，由图象特点知直线的斜率ΔvΔt应为物体运动的加速度．