【志鸿优化系列】高中物理 2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律学案 新人教版必修1.doc

第二章匀变速直线运动的研究1实验:探究小车速度随时间变化的规律学习目标1.会正确使用打点计时器打出的匀变速直线运动的纸带.2.会用描点法作出vt图象.3.能从vt图象分析出匀变速直线运动的速度随时间的变化规律.4.培养学生的探索发现精神.自主探究1.打点计时器使用的是电源,且打点周期取决于电源的,当电源频率为50hz时,打点计时器每隔s打一个点;现在用打点计时器测定小车的速度,当电源的频率低于50hz时,若仍按50hz的时间间隔打一个点计算,则测出的速度值将比小车真实的速度值.2.本节实验的实验器材有:.合作探究1.实验操作步骤(1)把一端带有滑轮的长木板平放在实验桌上,并使,把打点计时器固定在,连接好电路.(2)把拴在小车上,使细绳跨过滑轮,下面挂上合适的,放手后看,然后把穿过打点计时器的限位孔,并把的另一端固定在小车后面.(3)把小车停靠在处,先,然后,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,换上纸带,重复实验3次.(4)增减所挂的钩码,或在小车上放置重物,再做两次实验,每次实验打3条纸带.2.实验操作过程中应注意以下几点:(1)开始释放小车时,应使小车打点计时器.(2)先,计时器工作后,再,当小车停止运动时要及时.(3)要防止钩码落地时与小车和滑轮相撞,当小车到达滑轮前应及时.(4)牵引小车的钩码数量要适当,以免加速度太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,从而增大误差.3.纸带上各计数点的瞬时速度可以用计数点内的来代替;通过测得的速度,描绘出小车运动的速度时间图象,然后求出图象的,其即为小车运动的加速度.4.纸带的选取原则:.5.如果每5个点取一个计数点,则每相邻两个计数点间的时间间隔是.6.作速度时间图象:(1).(2)严格按实验数据描点,根据点的分布分析速度的变化特点.(3)用一条来坐标系中描出的点.课堂检测1.用打点计时器研究加速度不变的直线运动的实验中,造成各连续相等的时间间隔内位移之差不是一个恒量的主要原因是()a.长度测量不准确b.打点时间间隔不均匀c.运动中受摩擦力作用d.木板未调成水平2.在研究加速度不变的直线运动的实验中,算出小车经过各计数点的速度,如下表所示:计数点序号123456计数点对应时刻/s0.10.20.30.40.50.6通过计数点的速度/(cms-1)44.062.081.0100.0110.0168.0为了算出加速度,合理的方法是()a.根据任意两计数点的加速度公式a=算出加速度b.根据实验数据,画出vt图象,量出其倾角,由公式a=tan算出加速度c.根据实验数据,画出vt图象,由图线上任意两点所对应的速度,用公式a=算出加速度d.依次算出通过连续两计数点间的加速度,其平均值作为小车的加速度3.关于用打点计时器探究小车速度随时间变化规律的实验,下列说法中正确的是()a.打点计时器应固定在长木板上,且靠近滑轮一端b.开始实验时小车应靠近打点计时器一端c.应先接通电源,待打点稳定后再释放小车d.牵引小车的钩码个数越多越好4.一打点计时器固定在倾角为的斜面上,一小车拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下,打出的纸带的一段如图所示.纸带上0、1、2、3、4、5、6是计数点,每相邻计数点之间的时间间隔为0.1s.(1)根据纸带上记录的数据判断小车是做运动.(2)若小车做速度随时间均匀增加的运动,则加速度的大小a=.(3)在打下计数点3时小车对应的速度大小为v=.5.在用打点计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,如图所示的是某次记录小车运动情况的纸带,图中a、b、c、d、e为相邻的计数点,相邻计数点间还有四个点未画出.(1)根据可以判定小车做速度随时间均匀增加的直线运动.(2)根据有关公式可求得vb=1.38m/s,vc=m/s,vd=3.90m/s.(3)利用求得的数值作出小车的vt图线(以打a点时开始计时),并根据图线求出小车运动的加速度a=m/s2.(4)将图线延长与纵轴相交,若交点的纵坐标是0.12m/s,此交点的物理意义是.6.一位同学设计了用打点计时器测量小车沿斜面下滑的加速度的实验,实验装置示意图如图甲所示.已知打点计时器使用的电源的频率为50hz,图乙是所打出的纸带的一段,用毫米刻度尺量得数据如下:x1=1.69cm,x2=2.28cm,x3=3.04cm,x4=3.82cm,x5=4.58cm,x6=5.36cm,x7=6.14cm.甲(1)由图乙可知,相邻两计数点之间的时间间隔t=s.乙(2)利用所测数据计算小车沿斜面下滑的加速度时,有一数据不可靠,这一数据是(填数据的字母代号).(3)去掉这一不可靠数据,利用其余数据可求出小车下滑的加速度大小a=m/s2(取三位有效数字).参考答案自主探究1.交流频率0.02大2.一端带有定滑轮的长木板、小车、带小钩的细绳、钩码、打点计时器、纸带、刻度尺、学生电源和导线合作探究1.(1)滑轮伸出桌面长木板的另一端(2)细绳钩码小车能否在木板上平稳地加速滑行纸带纸带(3)打点计时器接通电源释放小车2.(1)靠近(2)接通电源释放小车关闭电源(3)用手按住3.平均速度斜率4.点迹清晰、计时点间的距离适当5.0.1s6.(1)以速度v为纵轴,时间t为横轴建立直角坐标系,并根据实验所得数据选择合适的标度(图象尽量分布在坐标系的大部分面积)(3)直线拟合课堂检测1.a2.c解析:选项a偶然误差较大.选项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图象,才可充分利用各次测量数据,减小偶然误差.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,选项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a=算出加速度,即选项c正确.3.bc解析:打点计时器应固定在长木板上没有滑轮的一端,选项a错误;小车开始时靠近打点计时器是为了使小车的运动距离较大,选项b正确;若先释放小车后接通电源只能在纸带的后面部分打点,选项c正确;钩码个数少,打点密集,钩码个数多,打点太少,都会带来实验误差,选项d错误.4.解析:(1)连续相等时间内的位移x1=6.00cm,x2=16.00cm-6.00cm=10.00cm,x3=30.00cm-16.00cm=14.00cm,x4=48.00cm-30.00cm=18.00cm,x5=70.00cm-48.00cm=22.00cm,x6=96.00cm-70.00cm=26.00cm.因为x2-x1=x3-x2=x4-x3=x5-x4=x6-x5=4.00cm,即连续相等时间内的位移差都相等,所以小车做的是速度随时间均匀增加的直线运动.(2)由x=at2,得小车运动的加速度a=m/s2=4.00m/s2.(3)根据中间时刻的瞬时速度等于平均速度可知v=m/s=1.6m/s.答案:(1)速度随时间均匀增加的直线(2)4.00m/s2(3)1.6m/s5.解析:(1)计算得相邻计数点间的位移分别为x1=7.50cm,x2=20.10cm,x3=32.70cm,x4=45.30cm,相邻计数点间的位移差分别为x2-x1=12.60cm,x3-x2=12.60cm,x4-x3=12.60cm,可见,小车做速度随时间均匀增加的直线运动.(2)相邻计数点之间的时间间隔t=50.02s=0.1s.打c时的瞬时速度等于bd过程的平均速度vc=m/s=2.64m/s.(3)在如图所示的坐标系中作出vt图,图线的斜率即加速度a=m/s2=12.6m/s2.(4)此交点的物理意义是打点计时器打下计时点a时纸带对应的速度.答案:(1)相邻相等时间间隔内的位移差相等(2)2.64(3)12.6(4)打点计时器打下计时点a时纸带对应的速度6.解析:(1)交流电源的频率为50hz,因此打点计时器的打点周期为0.02s