单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律,1,打点计时器可以测量什么物理量？,(1),打点计时器打出的纸带可以,直接,测出:,位移 x,（用刻度尺对纸带上点间距离进行测量）；,时间间隔t,（对纸带上点迹分析可得出，注意当交流电频率为50HZ时纸带上相邻两计时点的时间间隔为0.02s）,(2),通过打点计时器打出的纸带可以,间接,求出：,任意两点间的,平均速度,某点的,瞬时速度（ ）,加速度,（可以用加速度定义 求也可以用Vt图 求）,。,（即可以研究纸带所连物体的运动情况）,复习,：,2,如图为打点计时器打出的一条纸带，其上各点均为计时器实际打出的一系列点，各点处的数据表示该点到0点的距离；试计算点2、4的速度及纸带运动的加速度,3,导入：,实验：小车运动是物理学中最简单物体运动，哪它的运动的,速度,随,时间,变化有什么规律呢？,我们可以通过什么方法来探究？,通过试验来探究!即可以通过打点计时器等实验仪器来探究小车速度随时间变化的规律,哪如何设计实验？,4,一、实验原理：,把纸带跟运动物体（小车）连接在一起，并通过打点计时器，这样,纸带上的点,不但,记录,了物体运动的,时间,，而且相应地表示出了运动,物体在不同时刻的位置,。研究这些点的情况就可以了解物体的运动过程及规律,实验设计：,5,打点计时器、学生电源、导线、试验小车、细绳、纸带、复写纸、一端带定滑轮的长木板、最小刻度毫米的刻度尺,二、实验器材：,实验仪器怎样安装放置？,课本P31 图2.11,6,三、实验装置图,播放1“器材”,电磁打点计时器,纸带,带定滑轮的长木板,小车,细线,钩码,复写纸,水平桌面,7,四、实验步骤, 将带定滑轮的长木板平放在桌面上,（可作适当倾斜以让小车匀加速下滑，此时小车前面即可以不用挂上钩码了）,，,并使滑轮伸出桌面边缘；把打点计时器固定在长木板没有定滑轮一端，并使计时器限位孔位于板的中央；连接好电路；,挂钩码：将细线一端系在小车前面并绕过定滑轮，线另一端挂上适当的钩码；,装纸带：将纸带一端穿过电磁打点计时器限位孔并压在复写纸下方，另一端连接在小车后面；, 把小车停在靠近打点计时器的位置，,先接通电源,，然,后放开小车,，让小车拖着纸带运动，打完一条纸带后,立即关闭电源,；, 换上新纸带重复操作并再打出两条纸带,播放1“演示”,8,五,、,实验注意,1固定打点计时器时应让限位孔处在长木板的中央轴线位置。,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,。,9,六,、纸带分析：,一）,怎样分析和选取纸带上的点,将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）；,取六个计数点，标号 0，1，2，3，4，5,二）,如何计算出所取点的瞬时速度？,利用：,平均速度,瞬时速度（,t,0),（,如何测,x,先测出各计数点到点0的距离再通过计算求出）,播放1“分析”,10,即用求平均速度的方法来代替某点瞬时速度（用计算较准确的平均速度来代替），,如何代替？（,选择包括所求该点在内,的一段位移x，找出对应的时间t，用xt作为该点的瞬时速度）；,可以表示,D,、,F,及它们中间任意一点的瞬时速度,11,列表法（注意列表要求见14页）,Vt图象法：,根据所得数据，选择适宜的标度建立坐标系（让图象尽量分布在坐标系平面的大局部面积）。,描点：观察和思考点的分布规律。,拟合：从点的分布可以发现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。,三）,如何设计表格记录数据？,12,3、,用列表法及图像表示速度的实际处理 实例一,（1）演练处理。,练习：如图为打点计时器打出的一条纸带，A、B、C、D、E是我们在纸带行所选的计数点，相邻计数点之间有4个计时点没有标出，试求打点计时器打下B、C、D、E、F各点时的瞬时速度。,13,（2）列表记录,练习：利用vt图像将上题表达出来，并确定物体做什么运动？（设从A点为计时原点）,14,（3）作图演练。,计数点,A,B,C,D,E,F,时刻/s,0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,速度/ms,1,0.26,0.30,0.34,0.38,0.42,练习：利用表中数据作出vt图像，并确定物体做什么运动？（设从A点为计时起点）,15,（1）在研究小车速度随时间变化规律的实验中，得到一条记录小车运动情况的点迹清晰的纸带，如下图，图中A、B、C、D、E为相邻计数点。 根据纸带上的数据，计算下表中各点速度； 在图中作出v-t图像； 小车速度随时间变化有什么规律？（在两个计数点间还有4个点没有画出）,3、,用列表法及图像表示速度的实际处理 实例二,16,17,位置编号,A,B,C,D,E,时间/s,0,0.1,0.2,0.3,0.4,瞬时速度/ms,1,/,1.38,2.64,3.90,/,列表记录,18,（1） 在图中作出v-t图像。, 小车速度随时间变化有什么规律？,位置编号,A,B,C,D,E,时间/s,0,0.1,0.2,0.3,0.4,瞬时速度/ms,1,/,1.38,2.64,3.90,/,解答：小车做初速度不为零的匀加速直线运动！,作图演练,。,特别注意：物体的加速度等于直线的斜率，但一般不等于直线与横轴间夹角的正切,(如将图中的一坐标轴的单位长度改变后图线与t轴的夹角必改变即其正切必改变，但其加速度却不变,），只有在横纵坐标轴上的单位值的长度大小相同时才会相等。,19,思考：,为什么要用直线拟合？,若某个点明显偏离直线，可能是什么原因及怎样处理？,从图上可以看出小车的速度随时间怎样变化？,20,方法一：取任意两组数据求出v和t，然后代入vt求解。,方法二：在vt图象上取一段时间t（尽量取大一些），找出两个时刻对应的坐标值求出v，代入 vt求解。,哪一种方法更好？（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即尽可能减小实验中的偶然误差，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）方法二更好,五）：纸带上零时刻的速度和末速度如何求？（根据图象来求，这样可以减小误差） 如在“例2中由第19页的Vt图可得,四）,：如何根据速度时间图象（ vt图象）求小车的加速度和初速度？,同理可求出E、F、G点的速度,21,实例探究 ：,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,1,2,3,4,5,6,计数点对应的时刻（s）,0.10,0.20,0.30,0.40,0.50,0.60,通过计数点的速度（cms）,44.0,62.0,81.0,100.0,110.0,168.0,为了计算加速度，合理的方法是（ ）,22,A根据任意两计数点的速度用加速度定义公式算出加速度,B根据实验数据画出,v,t,图，量出其倾角,A,，由公式,a,= tg,A,求出加速度,C根据实验数据画出,v,t,图，由图线上相距较远的两点所对应的速度、时间，用加速度定义 公式算出加速度,D依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度,23,分析：方法A偶然误差较大。方法D实际上也仅由始末两个速度决定，偶然误差也比较大，只有利用实验数据画出对应的vt图，才可充分利用各次测量数据，减少偶然误差。由于在物理图象中，两坐标轴的分度大小往往是不相等的，根据同一组数据，可以画出倾角不同的许多图线，方法B是错误的。正确的方法是根据图线找出不同时刻所对应的速度值，然后利用公式算出加速度，即方法 C。,答案C,24,例2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。,25,解析：（1）问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G：换上新纸带，重复三次。,步骤顺序为：BFECADG,26,备用知识与参考,27,速度变化快慢的描述加速度,1、,打点计时器,28,1、,打点计时器,实验：用打点计时器测速度,（1）打点计时器的作用, 测时间,(电源频率50Hz，每隔_秒打一个点),说明：一般情况下，都以0.1s为一个计时单位，即每隔4个点为一个计数点！,29,1、,打点计时器,实验：用打点计时器测速度,（1）打点计时器的作用,说明：一次测出各计数点到O点的距离然后算出相邻二计数点间的位移，这样可以保证所有的点在一条直线上，且能够尽量减小长度测量中的偶然误差。, 测位移：用刻度尺测量，注意保存到最小的刻度的下一位！,30,1、,打点计时器,实验：用打点计时器测速度,（1）打点计时器的作用, 测平均速度,说明：测量时要注意单位、时间的问题！,问题：计算P20/图1.4-4，求DG之间的平均速度？,31,2、,用打点计时器测量瞬时速度,实验：用打点计时器测速度,（1）理论依据：,用平均速度近似代替瞬时速度。,（2）思考二：如果纸带上点迹分布不均匀，那么，点迹密集的地方表示运动的速度较大还是较小？为什么？,思考三：若速度越来越快，则哪边与物体（手）链接？,32,3、,用图像表示速度,实验：用打点计时器测速度,（1）演练处理。,练习：如图为打点计时器打出的一条纸带，A、B、C、D、E是我们在纸带行所选的计数点，相邻计数点之间有4个点没有标出，试求打点计时器打下B、C、D、E、F各点时的瞬时速度。,33,3、,用图像表示速度,实验：用打点计时器测速度,（2）演练处理。,练习：利用vt图像将上题表达出来，并确定物体做什么运动？（设从A点为计时原点）,34,3、,用图像表示速度,实验：用打点计时器测速度,（2）演练处理。,练习：利用vt图像将上题表达出来，并确定物体做什么运动？（设从A点为计时原点）,计数点,B,C,D,E,F,时刻/s,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,速度/ms,1,0.26,0.30,0.34,0.38,0.42,35,4、,具体操作,实验：用打点计时器测速度,（1）在研究小车速度随时间变化规律的实验中，得到一条记录小车运动情况的点迹清晰的纸带，如下图，图中A、B、C、D、E为相邻计数点。 根据纸带上的数据，计算各点速度； 在图中做v-t图像； 小车速度随时间变化有什么规律？,（在两个计数点间还有4个点没有画出）,36,4、,具体操作,实验：用打点计时器测速度,（1）在研究小车速度随时间变化规律的实验中，得到一条记录小车运动情况的点迹清晰的纸带，如下图，图中A、B、C、D、E为相邻计数点。 根据纸带上的数据，计算各点速度； 在图中做v-t图像； 小车速度随时间变化有什么规律？,（在两个计数点间还有4个点没有画出）,37,4、,具体操作,实验：用打点计时器测速度,（1）在研究小车速度随时间变化规律的实验中，得到一条记录小车运动情况的点迹清晰的纸带，如下图，图中A、B、C、D、E为相邻计数点。 根据纸带上的数据，计算各点速度； 在图中做v-t图像； 小车速度随时间变化有什么规律？,（在两个计数点间还有4个点没有画出）,位置编号,A,B,C,D,E,时间/s,0,0.1,0.2,0.3,0.5,瞬时速度/ms,1,/,1.38,2.64,3.90,/,38,4、,具体操作,实验：用打点计时器测速度,（1） 在图中做v-t图像。, 小车速度随时间变化有什么规律？,位置编号,A,B,C,D,E,时间/s,0,0.1,0.2,0.3,0.5,瞬时速度/ms,1,/,1.38,2.64,3.90,/,解答：小车做初速度不为零的匀加速直线运动！,39,5、,实验问题处理,实验：用打点计时器测速度,（1）作用：计时仪器，每隔0.02s打一次点。,（2）工作条件,电磁打点计时器：10V以下交流电源,电火花式打点计时器：220V交流电源,（3）纸带上点的意义：, 表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置。, 通过研究纸带上各点之间的间隔,可以判断物体的运动情况！,（4）特殊情况处理：, 没有打上点的原因？, 若使用电磁式打点计时器打出的横线，原因是什么？, 误差原因：偶然和系统误差,40,备用例题与练习,41,例2在“探究小车速度随时间变化的规律的实验中，如以下图给出了从0点开始，每5个点取一个计数点的纸带，其中0、1、2、3、4、5、6都为计数点测得：x11.40cm，x21.90cm，x32.38cm，x42.88cm，x53.39cm，x63.87cm.那么：,42,(1)在计时器打出点1、2、3、4、5时，小车的速度分别为：,v,1,_cm/s，,v,2,_cm/s，,v,3,_cm/s，,v,4,_cm/s，,v,5,_cm/s.,(2)在平面直角坐标系中作出速度时间图象,(3)分析小车运动速度随时间变化的规律,答案：,(1)16.5021.4026.3031.3536.30(2)见解析(3),v,随,t,均匀增加,43,(2)利用描点法作出vt图象，如以下图所示,(3)小车运动的vt图象是一条倾斜的直线，说明速度随时间均匀增加，它们成“线性关系,44,变式训练2某同学在“探究小车速度随时间变化的规律的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共七个计数点，其相邻点间的距离如下图，每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.10s.,45,(1)试根据纸带上各个计数点间的距离，计算出打下B、C、D、E、F五个点时小车的瞬时速度，并将各个速度值填入下式(要求保存三位有效数字),vB_m/s，,vC_m/s，,vD_m/s，,vE_m/s，,vF_m/s，,46,(2)将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在以下图所示的坐标纸上，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线,(3)根据第(2)问中画出的vt图线，求出小车运动的加速度为_m/s2.(保存两位有效数字),答案：(1)0.4000.4790.5600.6400.721,(2)见解析(3)0.80(0.02),47,(2)利用描点法，先描出不同时刻各点的速度，再画出速度时间图线，并让尽可能多的点位于这条直线上，如下图,48,例3以下图是某同学用打点计时器研究物体运动规律时得到的一段纸带根据图中的数据，计算物体在AB段、BC段、CD段和DE段的平均速度大小，判断物体运动的性质,49,答案：,见解析,50,由以上计算数据可以判断出：在误差允许的范围内，物体先加速运动，后匀速运动,51,规律总结：判断物体运动情况的方法是：,(1)直接由纸带上打的点的疏密程度粗略判断,(2)先算出各段的平均速度，再由平均速度的大小判断,(3)利用所画出的,v,t,图线，直观地判断,52,变式训练3,一物体从某点由静止出发，沿,x,轴做直线运动，为了研究物体的运动规律，某同学记录了它在各个时刻的速度如下表：,时间,t,/s,0,1,2,3,4,5,6,7,瞬时速度,v,/(ms,1,),3,2,1,0,1,2,2,2,53,(1)判断该物体的总体运动性质是_,(2)该物体35s内的加速度大小是_m/s,2,.,答案：,先减速后反向加速，最后反向匀速运动1,54,例4在做“探究小车速度随时间变化的规律的实验的以下方法中，有利于减小实验误差的是,(),A选取计数点，把每5个点的时间间隔作为一个时间单位,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局部点进行测量、计算,D选用各处平整程度、光滑程度相同的长木板做实验,答案：ACD,55,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，在用刻度尺测量这些点间的间隔时，在一次测量绝对误差根本相同的情况下，相对误差较小因此，选项A是正确的,在此实验中，如果小车的加速度过小，打出的点就会很密，长度测量的相对误差就较大，测量的准确度就会降低所以，使小车的加速度略大些好如果每5个点取一个计数点，那么以能在纸带上50cm长度内清楚地取出七八个计数点为宜因此，选项B是错误的,56,为了减少长度测量的相对误差，舍去纸带上过于密集、甚至分辨不清的点是必要的应该利用点迹清晰、点间间隔适当的那一局部点进行测量、计算因此，选项C是正确的但应注意，纸带上不仅开头的点很密集，末端的点往往也很密集，这是在用手阻止小车运动时造成的手接触小车后，小车已不再按照原有的规律运动，点的分布规律也随之发生了变化，这局部点也应舍去,57,如果实验中所选用的长木板各局部的平整程度、光滑程度不同，小车将做非匀变速直线运动，在不同段上运动的加速度不同，这已不再是教材上所要求的实验内容，计算出来的加速度值的误差会很大所以，在实验中对所用长木板进行检查、挑选是必要的，选项D正确所以说法正确的选项是A、C、D.,58,规律总结：误差主要分为系统误差和偶然误差两种，装置原理上的近似带来的误差为系统误差，可以通过选择适宜的装置来减小系统误差，读数等因素带来的偶然误差，应通过准确读数来降低，测量值越大，相对误差越小,59,变式训练4在“探究小车的速度随时间变化的规律的实验中，为了减小测量小车运动加速度的相对误差，以下措施中哪些是有益的？ (),A使小车运动的加速度尽量小一些,B适当增加挂在细绳下的钩码的个数,C在同样条件下，打出多条纸带，选其中一条最理想的进行测量和计算,D舍去纸带上较密集的点，然后选取计数点，进行计算,答案：BCD,60,解析：牵引小车的钩码个数要适当，以免加速度过大使纸带上的点太少，或者加速度太小，而使纸带上的点太多，都会使误差增大，故A不对B对；从多条纸带中选出点迹清晰的点，并舍去一些开始比较密集的点，便于测量和计算故CD都对,61,一、实验,1用_研究小车在重物牵引下的运动，探究小车速度随_的变化规律,2把一端附有_的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出_，把_固定在长木板上远离_的一端，连接好电路,62,3把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过_，下边挂上_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_，并把纸带的另一端固定在_,4把小车停在打点计时器处，先接通_，后释放_，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，换上_，重复实验三次,63,二、数据处理,5选择纸带，方法是从三条纸带中选择一条_，舍掉_一些_的点，在后边便于测量的地方找一个开始点来确定_,64,三、作速度时间图象,6作,v,t,图象时，对于每次实验，描出的几个点都_落在一条_线上，如果是没有_的理想情况，代表小车速度与时间关系的点真的能够_落在某条_线上小车运动的,v,t,图象是一条_,65,自主校对：一、1.打点计时器时间2.定滑轮桌面打点计时器滑轮3.滑轮适宜打点计时器限位孔小车的后面4.电源小车新纸带,二、5.最清晰的开头比较密集计数点,三、6.大致直实验误差全部直倾斜的直线,66,1在以下器材中，选出“探究小车速度随时间变化的规律实验中所需要的器材，将其序号填在横线上_,打点计时器天平低压交流电源低压直流电源细线和纸带钩码和小车秒表一端附有滑轮的长木板刻度尺,答案：,67,2某同学在“探究小车速度随时间变化的规律实验中，算出了小车在各计数点所对应时刻的瞬时速度，如下表：,计数点序号,1,2,3,4,5,6,计数点所对应,的时刻(s),0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,各时刻的瞬时速度(cm/s),44.0,62.0,81.0,100.0,110.0,138.0,68,请你协助该同学作出小车运动的vt图象，并分析小车的运动特点,答案：图象如下图，由图象可得小车的速度随时间均匀增加,69,解析：用描点法作出小车运动的vt图象如下图由图象可以看出，小车的速度随时间均匀增加,70,