高中物理 专题2_1 实验 探究小车速度随时间变化的关系（讲）（基础版，含解析）新人教版必修1

一岗双责落实还不到位。受事务性工作影响，对分管单位一岗双责常常落实在安排部署上、口头要求上，实际督导、检查的少，指导、推进、检查还不到位。第二章 匀变速直线运动的研究 2.1 实验 探究小车速度随时间变化的关系实验目的(1)进一步练习使用打点计时器(2)会利用平均速度求瞬时速度(3)会利用vt图象处理实验数据，并据此判断物体的运动性质(4)能根据实验数据求加速度实验原理1瞬时速度的计算：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：vn2根据vt图象判断运动性质：用描点法可作出小车的vt图象，根据图象的形状可判断小车的运动性质。3加速度的计算：利用vt图象的斜率求出小车的加速度。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、交流电源。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，下边挂上钩码，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处，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列小点。4换上新的纸带，重复实验两次。5增减所挂钩码，按以上步骤再做两次实验。数据处理1纸带的选取从三条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开头一些过于密集的点，在后面便于测量的地方找一个开始点来确定计数点说明：为了计算方便和减小误差，通常用连续打5个点的时间作为时间间隔，即T0.1 s.2采集数据的方法如图所示，一般不是直接测量相邻两个计数点间的距离，而是先测量出各个计数点到计时零点的距离x1、x2、x3、x4、x5，再计算出相邻的两个计数点的距离x1x1，x2x2x1，x3x3x2，x4x4x3，x5x5x4.3速度的计算方法各计数点对应的瞬时速度用平均速度来代替，即v1，v2，(T为相邻两个计数点间的时间间隔)4设计表格并记录相关数据将各计数点对应的时刻及瞬时速度填入下表中，并据此分析速度随时间的变化关系.5.作出小车运动的vt图象(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，不在直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6实验中计算加速度的两种方法(1)公式法：利用已测得的两组数据(tn，vn)和(tm，vm)代入公式a求解(2)图象法：在vt图象上任意取两个间隔较远的点(这两个点不是我们表格中已测得的点)，找出它们的坐标值，然后把它们的坐标值代入公式a中求出加速度，即用图线的斜率求加速度误差分析1木板的粗糙程度不同，摩擦不均匀2根据纸带测量的位移有误差，从而计算出的瞬时速度有误差3作vt图象时单位选择不合适或人为作图不准确带来误差实验注意事项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，计时器工作后，再放开小车，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。5要区别计时器打出的点与人为选取的计数点，一般在纸带上每隔四个点取一个计数点，即时间间隔为T0.025s0.1s。6不要分段测量各段位移，应尽可能地一次测量完毕(可先统一量出各计数点到计数起点O之间的距离)。读数时应估读到毫米的下一位。7描点时最好用坐标纸，在纵、横轴上选取合适的单位，用细铅笔认真描点。特别提醒处理纸带六大注意本实验很重要的一个实验目的是学会用打上点的纸带研究物体的速度随时间变化的规律纸带上各点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因此，会处理纸带是一项基本功，处理纸带需注意以下几点：1.区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点2.区别打点计时器打点的周期(即两个相邻实际点的时间间隔)与两个计数点间的时间间隔3.为了减小实验误差，应舍掉开头比较密集的点，从间距较大的点开始进行测量4.为了方便测量，可以用每打5个点间隔的时间作为计时单位，这样，在两个计数点间的时间间隔为T50.02 s0.1 s.5.以能在50 cm长的纸带上清楚地取到78个计数点为宜，必须注意，计数点不能少于6个6.在测量各段位移时，不要逐段测量各段的位移，应该用长刻度尺一次测量分段读数，以避免多次移动刻度尺造成累积误差；还应注意，读数时应读到毫米的下一位.【典型例题】【例题1】在 “ 探究小车速度随时间变化规律 ” 的实验中，按照实验进行的先后顺序，将步骤的代号填在横线上_。A把穿过打点计时器的纸带固定在小车的后面B把打点计时器固定在长木板的没有滑轮的一端，并连好电路C换上新的纸带，再重复做两次D把长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面E使小车停在靠近打点计时器处，接通电源，放开小车，让小车运动F把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，另一端吊着合适的钩码G断开电源，取出纸带【答案】DBAFEGC【针对训练】在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中：(1)从下列器材中，选出实验所需的器材_；为达到实验目的，还缺少_。打点计时器；天平；低压直流电源；细绳；纸带；小车；钩码；秒表；一端有滑轮的长木板。(2)下列操作中正确的有_。(填选项代号)A通过调节，使小车、纸带、细绳和定滑轮上边缘在一条直线上B坐标轴单位长度越小越好C开始前要先接通电源后松开纸带，打完点要先断开电源后取纸带D钩码的质量越大越好【答案】(1)交流电源(2)AC【解析】(1)打点计时器是一种计时仪器，所用电源为交流电，因此不用选，但实验还缺少低压交流电源，钩码的质量在实验中不用测量，因此不用选。(2)实验中要调节滑轮的高度使小车、纸带、细绳和定滑轮上边缘在一条直线上，可以减小摩擦，所以A对；要适当地选取坐标轴的单位长度使图象尽量分布在较大的坐标平面内，所以B错；开始前要先接通电源后松开纸带，打完点要先断开电源后取纸带，这样可以使实验效果更好，所以C对；钩码的质量要适中，不要太大也不要太小，以100g左右为宜，所以D错。【典型例题】【例题2】在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，如图所示为记录小车运动情况的一条纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔T0.1 s.(1)计算D、C、B各点的瞬时速度，vD_m/s，vC_m/s，vB_m/s.(2)在如图所示坐标系中作出小车的vt图象，并根据图象求出a_.【答案】(1)3.902.641.38；(2)图见解析12.6 m/s2B点的瞬时速度vB1.38 m/s.(2)由(1)中数据作出小车的vt图象如图所示，由图线的斜率可求得它的平均加速度a m/s212.6 m/s2.【针对训练】在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz，记录小车运动的一段纸带如图所示，在纸带上选择A、B、C、D、E、F六个计数点，相邻两计数点之间还有4个点未画出(1)由纸带提供的数据求出打下点C、E时小车的速度，填入下表：(2)根据表中的数据，在下图中作出小车运动的vt图象：(3)根据作出的vt图线可得小车运动的加速度为_m/s2.【答案】(1)0.350.