第01講 實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律-2024-2025學(xué)年高一物理同步課堂（人教版2019必修第一冊）

第二章勻變速直線運動的研究2.1實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律人教版(2019)必修第一冊Directory目錄進(jìn)行實驗01新課引入0302實驗思路數(shù)據(jù)記錄04數(shù)據(jù)分析05課堂練習(xí)06conclusion新課引入01觀察與思考

動車和火箭在運動中都有速度的變化，且變化規(guī)律可能也不相同，我們應(yīng)怎樣探究速度隨時間變化的規(guī)律呢？復(fù)習(xí)與回顧我們上一章第三節(jié)已經(jīng)學(xué)習(xí)了如何測量紙帶的平均速度和瞬時速度，你是否可以簡要的說明一下以下問題：(1)打點計時器在使用的時候應(yīng)該注意哪些問題？(2)如何選擇紙帶上的點？(3)如何測量紙帶上計數(shù)點的瞬時速度？(4)如何做出v-t圖像，v-t圖像都告訴了我們哪些信息？思考與討論給你以下實驗器材：你認(rèn)為如何設(shè)計一個實驗來研究小車在重物牽引下速度隨時間的變化規(guī)律？conclusion實驗思路02實驗思路1.實驗方案：實驗思路讓小車在木板上在重物的牽引下運動槽碼牽引小車在長木板上運動需要測量小車運動不同時刻的速度測量位移和時間刻度尺測量位移由紙帶直接讀出時間2.利用打點計時器和紙帶計算瞬時速度計算瞬時速度實驗思路3.用v－t圖像表示小車的運動情況：以速度v為縱軸、時間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系，用描點法畫出小車的v－t圖像，進(jìn)而探究速度與時間的關(guān)系。conclusion進(jìn)行實驗03進(jìn)行實驗1.如圖所示，把附有滑輪的長木板放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路。2.把一條細(xì)繩拴在小車上，使細(xì)繩跨過滑輪，下邊掛上合適的槽碼，放手后，看小車能否在木板上平穩(wěn)地加速滑行，然后把紙帶穿過打點計時器，并把紙帶的另一端固定在小車后面。進(jìn)行實驗3.把小車停在靠近打點計時器處，先接通電源，后釋放小車，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一系列小點。4.換上新紙帶，重復(fù)實驗兩次。5.增減所掛槽碼，按以上步驟再做兩次實驗。conclusion數(shù)據(jù)記錄04思路與討論(1)怎樣選取合適的便于測量的紙帶？(2)如何選擇紙帶上合適的計數(shù)點？(3)如何計算所選計數(shù)點的瞬時速度？1.紙帶的選取與測量(1)為了便于測量，一般舍掉開頭一些過于密集的點跡，找一個適當(dāng)?shù)狞c作計時起點。(2)每5個點(相隔0.1s)取1個計數(shù)點進(jìn)行測量(如圖所示，相鄰兩點中間還有4個點未畫出)。1.紙帶的選取與測量(3)數(shù)據(jù)采集：量出各個計數(shù)點到計時零點的距離d1、d2、d3…2.不同計數(shù)點的瞬時速度計算(1)計算方法：利用第一章第3節(jié)所學(xué)方法得出各個計數(shù)點的瞬時速度，即：2.不同計數(shù)點的瞬時速度計算(2)數(shù)據(jù)記錄位置編號0123456時間t/s00.10.20.30.40.50.6v1/(m·s-1)v2/(m·s-1)v3/(m·s-1)思路與討論(1)根據(jù)你的實驗表格中的數(shù)據(jù)，說一說小車速度隨時間變化有什么規(guī)律？(2)根據(jù)你的實驗表格中的數(shù)據(jù)，你能不能求一下某段時間內(nèi)的加速度？(3)你求得的不同時間段的加速度是多大呢？這個結(jié)果說明速度的變化是怎樣的？思路與討論(4)如果不計算加速度，用什么方法可以形象地看出小車速度隨時間變化的規(guī)律呢？conclusion數(shù)據(jù)分析051.直觀的方法：畫出小車的v－t圖像(1)根據(jù)所得數(shù)據(jù)，選擇合適的標(biāo)度建系（圖象盡量分布在坐標(biāo)系平面的大部分面積）(2)根據(jù)所得數(shù)據(jù)確定點的位置,觀察和思考點的分布規(guī)律。(3)“擬合”圖象：從點的分布可以有很大把握地說這些點應(yīng)該在一條直線上，畫出一條直線，讓盡可能多的點處在這條直線上，其余均勻分布，去掉偏差太大的點2.用計算機(jī)繪制v－t圖像2.用計算機(jī)繪制v－t圖像2.用計算機(jī)繪制v－t圖像思路與討論(1)t=0時刻的速度等于零嗎？為什么？(2)為什么畫出的是一條直線？直線的斜率可以表示什么物理量？(3)若某個點明顯偏離直線，可能是什么原因及怎樣處理？(4)從圖上可以看出小車的速度隨時間怎樣變化？實驗視頻演示實驗注意事項1．固定打點計時器時應(yīng)讓限位孔處在長木板的中央位置。2．滑輪不能過高,細(xì)繩應(yīng)與木板平行.3．小車應(yīng)由緊靠打點計時器處開始釋放，在撞擊長木板末端前應(yīng)讓小車停止運動,防止小車從板上掉下來。4．先接通電源，后讓紙帶運動。5．打點結(jié)束后立即關(guān)閉電源。conclusion課堂練習(xí)061．在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中，下列做法不能減小實驗誤差的是（）A．選取計數(shù)點，把每打五個點的時間間隔作為一個時間單位B．使小車運動的速度盡量小些C．舍去紙帶上密集的點，只利用點跡清晰、點間間隔適當(dāng)?shù)囊徊糠诌M(jìn)行測量、計算D．選用各處平整程度相同的長木板做實驗B【答案】B【詳解】A．選取計數(shù)點可以使用于測量和計算的相鄰點間的間隔增大，在用直尺測量這些點間的距離時，在一次測量絕對誤差基本相同的情況下，相對誤差較小，故A正確，不符合題意；B．在實驗中，如果小車運動的速度過小，打出的點很密，長度測量的相對誤差較大，測量準(zhǔn)確度會降低，因此小車的速度略大一些較好，故B錯誤，符合題意；C．為了減小長度測量的相對誤差，應(yīng)舍去紙帶上過于密集的點，故C正確，不符合題意；D．如果實驗中所用長木板各部分的平整程度不同，小車的速度變化會不均勻，從而導(dǎo)致實驗誤差增大，故D正確，不符合題意。故選B。2．如圖為某同學(xué)使用打點計時器所得到的一條紙帶．圖中前幾個點模糊，因此從O點開始每隔4個點取一個計數(shù)點．試根據(jù)紙帶判斷以下說法正確的是（）A．左端與物體相連，相鄰兩計數(shù)點時間間隔為0.02sB．左端與物體相連，相鄰兩計數(shù)點時間間隔為0.1sC．右端與物體相連，相鄰兩計數(shù)點時間間隔為0.02sD．右端與物體相連，相鄰兩計數(shù)點時間間隔為0.1sB【答案】B【詳解】由物體剛開始運動時速度比較小，點跡比較密集，可判斷紙帶左端與物體相連，由交流電頻率為50Hz，知相鄰兩記時點時間間隔為0.02s，每隔4個點取一個計數(shù)點，計數(shù)點間的時間間隔

故選B。3．在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，使用電磁打點計時器（所用交流電的頻率為50Hz），得到如圖所示的紙帶，圖中的點為計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點間還有四個點未畫出來，下列表述正確的是（）A．實驗時應(yīng)先放開紙帶再接通電源B．從紙帶上不可能求出計數(shù)點C對應(yīng)的速率C．從紙帶上可以求出計數(shù)點B對應(yīng)的速率D．相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔為0.02sC【答案】C【詳解】A．在“研究勻變速直線運動”的實驗中，實驗時應(yīng)先接通電源再放開紙帶，A錯誤；BC．根據(jù)C點為B與D的中間時刻點，則有,故B錯誤；同理可得,故C正確；D．由于相鄰的計數(shù)點之間還有4個點沒有畫出，所以時間間隔應(yīng)為0.1s，D錯誤。故選C。4．在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中，根據(jù)相關(guān)要求回答下列問題：(1)實驗中，電火花打點計時器所使用的電源為

（填“直流”或“交流”）

V，若電源頻率為50Hz，則它們每隔

s打一個點；(2)關(guān)于電火花打點計時器的使用，下列說法正確的是（

）

A．該實驗需要用光滑軌道板B．紙帶上打的點越密，說明物體運動越慢C．通過處理紙帶信息，只能得到某段長度的平均速度D．在測量物體速度時，先接通打點計時器的電源，后讓物體運動交流0.02BD220(3)如果當(dāng)時電網(wǎng)中交變電流的頻率是f＝49Hz，而做實驗的同學(xué)并不知道，那么由此引起的系統(tǒng)誤差將使速度的測量值

實際值（填“大于”、“小于”或“等于”）；(4)某小組在實驗中取打出的紙帶一部分如下圖。已知打點計時器所用交流電的頻率為50Hz，紙帶上標(biāo)出的每兩個相鄰點之間還有4個打出的點未畫出。則A、C兩點的間距為

cm，打出D點時物塊速度大小為

m/s（保留2位有效數(shù)字）。大于3.150.31【答案】

交流2200.02BD大于3.14~3.160.31【詳解】（1）[1]電火花打點計時器所使用的電源為交流電源。[2]電火花打點計時器所使用的電源為交流電源電壓為220V。[3]電源頻率為50Hz，則它們每隔0.02s打一個點。（2）[4]A