2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修1 第2章匀变速直线运动的研究第1节实验：探究小车速度随时间变化的规律(3)课件VIP

1、2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律第二章 匀变速直线运动的研究一、实验目的1进一步练习使用打点计时器2利用v-t图象处理数据,并据此判断物体的运动性质3能根据实验数据求加速度二、实验原理1利用打点计时器所打纸带的信息,代入计算式vn ,即用以n点为中心的一小段位移的平均速度代替n点的瞬时速度2用描点法作出小车的vt图象,根据图象的形状判断小车的运动性质若所得图象为一条倾斜直线则表明小车做匀变速直线运动3利用v t图象求出小车的加速度三、实验器材打点计时器、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源一、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

2、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,重复实验三次5测出的a发生变化,本章研究v与t的关系,应使a不变,变化G使a变化很大二、数据处理1表格法(1)从三条纸带中选择一条比较理想的纸带,舍掉开始一些比较密集的点,在后面便于测量的地方找一个点,作为计数始点,以后依次每五个点取一个计数点,并标明0、1、2、3、4如图所示位置123456长度x1x2x3

3、x4x5x6各段长度0213243546时间间隔v/(ms1)(2)依次测出01、02、03、04的距离x1、x2、x3、x4填入表中.2图象法(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(4)根据所画v-t图象求出小车运动的加速度a .三、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v-t图象时单位选择不合适或人为作图不准确带来

4、误差四、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,等打点稳定后,再释放小车3打点完毕,立即断开电源4选取一条点迹清晰的纸带,适当舍弃点迹密集部分,适当选取计数点(注意计数点与计时点的区别),弄清楚所选的时间间隔T等于多少秒5要防止钩码落地,避免小车跟滑轮相碰,当小车到达滑轮前及时用手按住6要区分打点计时器打出的计时点和人为选取的计数点,一般在纸带上每隔4个点取一个计数点,即时间间隔为t0.025 s0.1 s.7在坐标纸上画v-t图象时,注意坐标轴单位长度的选取,应使图象尽量分布在较大的坐标平面内类型一实验操作的合理性【典例1】在研究匀变速直线运动的实验中,某同学操作以下实

5、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(1)所列步骤中有错误的是_(2)遗漏的步骤是_(3)将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序是_解析：(1)步骤A中应先通电,再放纸带,顺序不能颠倒；D中取下纸带前应先断开电源；E中操作时应不挂钩码(2)遗漏的步骤G：换上新纸带,重复实验三次(3)步骤完善后,合理的实验步骤

6、顺序为：BFECADG.答案：(1)A中应先通电,再放纸带；D中取下纸带前应先断开电源；E中操作时应不挂钩码(2)G：换上新纸带,重复实验三次(3) BFECADG类型二实验数据的分析处理【典例2】在用电火花计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,图甲是一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(电源频率为50 Hz)(1)根据运动学有关公式可求得vB1.38 m/s,vC_m/s,vD3.90 m/s(保留三位有效数字)(2)利用求得的数值在图乙所示坐标纸上作出小车的 v-t 图象(从打A点时开始计时),利用纸带上的数据求出小车运动

7、的加速度a_m/s2(保留三位有效数字)(3)将图线延长与纵轴相交,交点的纵坐标是0.12 m/s,此交点的物理意义是_类型三实验创新应用【典例3】在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,打点计时器接在50 Hz的低压交流电源上,某同学在打出的纸带上每5个点取一个计数点,共取了A、B、C、D、E、F六个计数点(每相邻两个计数点间的四个点未画出),如图所示从每一个计数点处将纸带剪开分成五段(分别为a、b、c、d、e段),将这五段纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在xOy坐标系中,如图所示.(1)请你在xOy坐标系中用最简洁的方法作出能表示v-t 关系的图线(在图中作答),并指出哪个轴相当于v轴_.(2)从第一个计数点开始计时,为了求出0.15 s时刻的瞬时速度,需要测出哪一段纸带的长度_(3)若测得a段纸带的长度为2.0 cm,e段纸带的长度为10.0 cm,则可求出加速度的大小为_m/s2.解析： (1)以纸带宽度为时间单位0.1 sx轴相当于t轴,y轴相当于v轴,每段纸带上端中点的纵坐标相当于这段时间中间时刻