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必修1北师大第1套,主编,高一物理 必修1第5期,/,目标要求,1.进一步掌握打点计时器的使用方法和利用打点 计时器研究物体的运动规律.,2.会根据纸带上的点迹计算打点计时器打点时物 体的速度.,3.会利用图象法处理实验数据,并能从图象中发,实验:探究小车速度随时间变化的规律,现物体的运动规律.,重点、难点,打点计时器的使用及实验数据处理的方法.,一、基本实验仪器,二、瞬时速度的测量,图1为实验时用打点计时器打出的一段纸带,图中 A、B、C、D、E、F是打点计时器连续在纸带 上打下的六个点.现若要测量打点计时器打下B,点时与纸带相连的物体的速度,则在不要求很精 确的前提下,可用 、 、 等包 含B点在内的线段的平均速度来代表它, 但 段的平均速度最接近它,表达式为 (已知打点计时器的打点周期为T).,三、数据处理,物体运动的速度与时间的关系可以用 来描述.以速度v为纵轴、时间t为横轴在方格坐 标纸上建立直角坐标系,并根据测量的v、t数据 在坐标系中描绘出图线,这样绘制的图象叫做 图象.匀速直线运动的v-t图象是一条 ;匀变速直线运动的v-t图象是一条 .,一、进行实验,问题1 某物理兴趣小组欲利用打点计时器“探 究小车速度随时间变化的规律”,实验室有如下 实验器材:电磁打点计时器;天平;低压直,流电源;低压交流电源;细绳;纸带;小车; 钩码;秒表;一端附有定滑轮的长木板; 刻 度尺.,请你根据实验目的、实验方法及实验原理,帮助 该兴趣小组选择合适的实验器材.,答: .,问题2 某物理兴趣小组在“探究小车速度随时 间变化的规律”的实验中,根据实验目的、实验 方法和实验原理选择合适的器材后,进行了实验 操作,其主要步骤有:,将小车停在靠近打点计时器的位置;接通电源, 启动打点计时器,放开小车,让它拖着纸带运动.,把附有滑轮的长木板平放在实验桌上,并使滑轮 伸出桌面,将打点计时器固定在长木板远离滑轮 的一端,并接好电路.把一条细绳一端拴在小车 前部上,细绳跨过定滑轮,另一端挂上钩码.关闭 电源、取下纸带.把纸带穿过打点计时器,并固 定在小车后部.换上新纸带,重复实验操作两次.,你认为该兴趣小组合理的操作顺序应该是怎样 的?,答: .,二、处理数据,问题3 某物理兴趣小组在“探究小车速度随时 间变化的规律”的实验中获得的一条清晰纸带,如图2所示,已舍去了开头一些过于密集的点迹, 且从O点开始每隔4个点取一个计数点,分别标注 为A、B、C、D、E、F,并用毫米刻度尺测量各 点间的距离如图2所示.,图2中相邻两个计数点间的时间间隔为多少?,答: .,根据图2给予的信息,计算出打点计时器分别打 下A、B、C、D、E时小车的速度(要求尽可能的 精确,计算结果保留到小数点后两位),完成下列 表格.,图3,请根据测量数据在如图3所示的方格纸中,作出小车的速度随时间变化的关系图象(v-t图 象),并通过图象确定小车的速度与时间具有怎样 的关系?,答:,.,一、选择必要的实验仪器,【案例探究1】在利用电磁打点计时器探究小车 速度随时间变化的规律时,不需要用到的器材是 ( ),A.天平 B.秒表,C.刻度尺 D.交流电源,解析 利用打点计时器探究小车速度随时间变 化的规律,需要利用刻度尺来测量小车的位移,从 而计算小车的瞬时速度;需要使用交流电源让电 磁打点计时器正常工作;打点计时器本身就是一 种计时仪器,故不需要秒表.由于本实验不需要知 道小车(或其他物体)的质量,故不需要天平.本题 正确选项为AB.,方法总结 选择实验仪器时,要从实验目的、实 验原理、实验方法、仪器的使用方法等方面来 考虑.,二、熟悉实验操作过程,【案例探究2】某实验小组采用图4所示的装置 探究“小车速度随时间变化的规律”,实验的主 要步骤如下:,A.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 (填“靠近”或“远离”)滑轮的一端.连接,好电路.,B.在长木板上靠近 (填“滑轮”或“打 点计时器”)处放上小车,把纸带穿过打点计时 器,并将它连在小车后端;把一条细绳拴在小车 上,使细绳绕过滑轮,绳的另一端挂上适当的钩码.,C.先 ,后 ,让小车拖着纸带运动,打点计时器在纸带上打下一系列小点,随后立即 关闭电源.,D.更换新纸带,重复实验.,解析 本实验中,为了获得理想的纸带(打出的纸 带足够长),应将打点计时器固定在长木板远离滑 轮的一端,且小车运动的初始位置应在靠近打点,计时器处,实验中要先接通电源,待打点计时器工 作稳定后再释放小车,打点完毕后要及时关闭电 源.为了减小实验误差,要重复实验多次,然后选择 理想纸带进行处理.,答案 远离 打点计时器 接通电源 释放小 车,方法总结 设计实验操作步骤时,要从实验操作 是否简便、实验数据获得是否合理、仪器的使 用是否正确、实验的误差能否减小等方面来考 虑.,三、实验数据的处理,1.运动性质的判断,【案例探究3】某同学使用打点计时器做“探究 小车速度随时间变化的规律”实验时,获得了如 图5所示的四条纸带(纸带的左端为打点的起始 端).下列关于小车运动性质的判断中,正确的是 ( ),图5,A.纸带说明小车做匀速运动,B.纸带说明小车做变速运动,C.纸带说明小车做加速运动,D.纸带说明小车做加速运动,解析 纸带和纸带的点距都均匀,说明小车 做匀速直线运动;纸带的点距逐渐减小,说明小,车做减速运动;纸带的点距逐渐增大,说明小车 做加速运动.故本题正确选项为AD.,2.瞬时速度和加速度的计算,【案例探究4】在“研究匀变速直线运动”的实 验中,选取一条打点纸带并标注计数点0、1、2、 3、4,如图6所示,已知两相邻计数点间的时间间,隔t=0.1 s,用刻度尺测得x1=1.40 cm, x2=1.90 cm,x3 =2.38 cm,x4=2.88 cm,x5=3.39 cm,x6=3.87 cm.求:,图6,(1) 打点计时器分别打下计数点 1、2、3、4、5 时小车的瞬时速度.,(2) 小车运动的加速度.,解析 (1)v1= =0.165 m/s,v2= =0.214 m/s,v3= =0.263 m/s,v4= =0.314 m/s,v5 = =0.363 m/s.,(2)建立直角坐标系,在坐标系中描点,画出v-t图,象,如图7所示.取图线上相距较远的两点,有a= m/s2=0.495 m/s2.,3.误差分析,【案例探究5】在“探究小车速度随时间变化的 规律”实验中,某同学在作v-t图象时在直角坐标 系上一共描出了10个点(如图8所示).关于小车运 动的v-t图象,下列思考有道理的是 ( ),A.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图象不可能为一条直线,而应为一条 光滑的曲线,B.这10个点中虽然不全都在一条直线上,但它们 紧挨在一条直线附近,只有F和B两点离这条直线 太远,因此可判断在误差允许的范围内,小车运动 的v-t图象是一条直线,C.在10个点当中只有少数几个点能画在一条直 线上,其他的点不在该直线上,因此可知小车的v-t 图象不可能是一条直线,D.在10个点当中只有少数几个点能画在一条直 线上,其他的点不在该直线上,与直线偏差较小的 点可能是实验误差造成的,而与直线偏离较大的,点则可能是实验中出现错误造成的,解析 在用图象法处理“探究小车速度随时间 变化的规律”实验中获得数据时,由于存在实验 误差,故所描出的点不可能全部处于一条图线上, 但它们大部分都紧挨着图线,极少数点若与直线 偏离较大,这可能是实验中出现错误造成的,该数,据应大胆舍弃.故本题正确选项为BD.,方法总结 (1)利用纸带判定物体的运动性质,主 要是看打点计时器在相同时间间隔内在纸带上 打下的计时点之间的距离.若点距均匀,说明物体 做匀速运动;若点距逐渐增大,说明物体做加速运 动;若点距逐渐减小,说明物体做减速运动.,(2) 物体做匀变速直线运动时,中间时刻的瞬时速 度等于这段时间内的平均速度.,(3)v-t图象的斜率表示物体运动的加速度 ,利用a= 可求解加速度.,(4)在作图时,应让图象连接尽可能多的点,不能连 接的点对称分布在图象两侧,从而使每个有意义,的数据都发挥了作用,取平均位置减少了测量的 偶然误差;作图时,若在某处总是出现偏离较大的 点,这可能隐含着重大发现,不要轻易舍去.,一、单项选择题,1.关于电磁打点计时器和电火花计时器,下列说,单元测试卷(一),法正确的是 ( ),A.电火花计时器使用直流电源,其工作电压为220 V,B.电磁打点计时器使用交流电源,其工作电压在6 V以下,C.电磁打点计时器与电火花计时器相比,使用电,磁打点计时器工作时,纸带运动时受到的阻力小,D.电火花计时器与电磁打点计时器的计时原理 相同,打点方式也相同,2.在“探究小车速度随时间变化的规律”实验 中,若打点计时器使用频率为50 Hz的交流电源, 则( ),A.相邻两计时点之间的时间间隔为50 s,B.任意两计时点之间的时间间隔为0.02 s,C.相邻两计时点之间的时间间隔为0.02 s,D.相邻两计数点之间的时间间隔为0.02 s,3.在科学上,为了描述实验中测量量之间的关系, 先将其在坐标系中描点,然后用一条平滑曲线(包,括直线)“拟合”这些点,在画线时下列操作错误 的是 ( ),A.要照顾所有的点,让它们都在图线上,B.要让尽量多的点在该图线上,C.要使它两侧的点数大致相同,D.离图线太远的点可以舍弃,4.图1所示是甲、乙两质点的v-t图象,其中图线甲 与时间轴平行,图线乙是通过坐标原点的直线,由,图象可知 ( ),A.甲始终处于静止状态,B.甲做匀加速直线运动,C.乙做匀速直线运动,D.乙做匀加速直线运动,5.火车机车原来的速度是72 km/h,在一段下坡路 上以a=0.2 m/s2的加速度加速行驶.机车行驶到下 坡路末端,速度变为108 km/h,则机车通过这段下 坡路所用的时间为 ( ),A.50 s B. 180 s C. 200 s D. 900 s,6.某物体做直线运动的速度时间图象(v-t图象) 如图2所示.若t22t1,则根据图象中给予的信息可 知 ( ),A.0t1时间内物体的加速度大于 t1t2时间内物体 的加速度,B.0t1时间内物体的加速度小于 t1t2时间内物体,的加速度,C.0t1时间内速度的方向与 t1t2时间内速度的方 向相反,D.0t1时间内加速度的方向与 t1t2时间内加速度 的方向相同,二、非选择题,7.火车沿长直坡路向下行驶.开始时速度表上的 读数是54 km/h,之后每隔5 s读取一次火车速度计 上显示的数据,如下表所示.,(1)将表格中空格处填写完整.,(2)以速度v(v的单位用米每秒)为纵轴,时间t为横 轴建立直角坐标系.根据表中的v、t数据,在图3所 示的直角坐标系中描出与表中各时刻对应的点, 画出表示列车速度随时间变化关系的图线,并用 语言描述列车速度随时间变化的规律.,8.一辆轿车急刹车后,经过3 s钟停止运动,已知刹,车过程中轿车加速度的大小是5 m/s2,则汽车的初 速度是多大?,一、单项选择题,1.下列说法正确的是 ( ),A.做变速直线运动的物体,其加速度是恒定不变 的,B.做匀变速直线运动的物体,其加速度是恒定不 变的,C.在变速直线运动中,若物体的速度随着时间不 断增加,则物体做匀加速直线运动,D.在变速直线运动中,若物体的速度随着时间不 断减小,则物体做匀减速直线运动,2.关于“探究小车速度随时间变化的规律”的实 验操作,下列说法错误的是 ( ),A.长木板不能侧向倾斜,但可以一端高一端低.,B.在释放小车前,小车应靠近定滑轮那侧,C.应先接通电源,待打点计时器稳定打点后再释 放小车,D.要在小车到达定滑轮前使小车停止运动,3.在“探究小车速度随时间变化的规律”实验 中,若打点计时器使用频率为50 Hz的交流电源, 则下列说法正确的是 ( ),A.若每隔4个点取一个计数点,则相邻计数点间的 时间间隔为0.10 s,B.若每隔4个点取一个计数点,则相邻计数点间的 时间间隔为0.08 s,C.若每隔5个点取一个计数点,则相邻计数点间的 时间间隔为0.10 s,D.若每隔5个点取一个计数点,则相邻计数点间的 时间间隔为0.08 s,4.汽车刹车做匀减速直线运动,在它停止运动前, 下列判断正确的是 ( ),A.加速度越来越小 B.加速度越来越大,C.位移越来越小 D.位移越来越大,5.某同学在“探究小车速度随时间变化的规律” 的实验中,作出的v-t图象如图1所示.则根据图象 给予的信息可知 ( ),A.在误差允许的范围内,小车运动的速度是在均匀增加的,B.在误差允许的范围内,小车做变加速直线运动,C.小车的加速度大小为 m/s2,D.小车的加速度大小为 m/s2,6.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验 中,获得打点计时器打下各计数点时小车的速度 如下表所示.,A,为了计算小车的加速度,最合理的方法是 ( ),A.根据任意两计数点的速度,用公式a= 计算 出加速度,B.根据实验数据画出v-t图象,测量出斜线的倾角, 由公式a=tan 求出加速度,C.根