人教新课标实验探究小车速度随时间变化的规律精讲精练 市一等奖

课堂互动三点剖析一、操作技能的掌握是重点，有效减小实验误差是疑点实验注意事项(1)打点计时器纸带限位孔要与长木板纵轴位置对齐再固定在长木板上，使纸带、小车、拉线和定滑轮在一条直线上．要选择在木板上运动不跑偏或跑偏较小的小车．(2)小车的加速度应大一些，可以减少长度的测量误差，加速度大小以能在约50cm的纸带上取出7—8个清晰的计数点为宜．小车另一端所挂的钩码个数要适当，避免加速度过大而使纸带上打的点太少，或者加速度太小，使各段位移无多大区别．(3)在纸带后面平整地安装好纸带，使小车运动时保持纸带与木板平行，减小摩擦力影响．调整滑轮高度，使小车的拉绳与板面平行，减小拉力的变化，小车运动要平稳．(4)使用电火花计时器时，应注意把两条白纸带正确穿好，墨粉纸盘夹在两纸带之间；使用电磁打点计时器时，应让纸带通过限位孔，压在复写纸下面．（5）释放物体前，应使物体停在靠近打点计时器的位置．开启电源，待打点计时器工作稳定后释放小车．同时，用手在滑轮一端准备接住小车，防止钩码落地和小车跟定滑轮相撞．实验结束，先关闭电源后再取下纸带．（6）打点计时器在纸带上如打出的是短横线，应增大振针距复写纸片的高度．（7）选取计数点时可去掉纸带上刚开始密集的部分，一般隔5个计时点选取一个计数点，则每两个计数点的时间间隔为T＝s．二、实验数据的处理既是重点又是难点1．进行数据处理选择每隔5个点作为一个计数点，这样相邻两计数点间的时间间隔T就是s（电源频率为50Hz）．量出各计数点左右两计时点（注意计数点与计时点的区别）间的距离，计算平均速度，用此平均速度代替相关计数点的瞬时速度，填入表格内．2．描绘速度图象为了探究小车的运动规律，以时间为横轴、以速度为纵轴建立直角坐标系，然后根据实验表格中的数据在坐标系中一一描点．仔细观察这些点的分布情况，发现这些点都大致落在一条直线上．我们可以大胆地猜测，如果没有实验误差，这些点应该落在一条直线上．因此，我们可以用一条直线去“拟合”这些点，即让所画的直线连接尽可能多的点，不能连接的点应贴近分布在该直线的两侧，并使两侧点数大致相同．这就画出了小车运动的速度图象．在作图时，用一条曲线（包括直线）去拟合数据点，即所画曲线要尽可能贴近数据点，并使两侧点数大致相同，从而使每个有意义的数据点都发挥了作用，取数群的平均位置减少了测量的偶然误差．图象能形象直观地反映物理量间的函数关系，从图象上还能求得相应的物理量．因而，运用图象探究物理规律，这是物理学常用的一种研究方法．3．探究运动规律小车的速度图象是一条倾斜的直线．小车的速度在不断增大，而且在相等的时间里速度的变化量是相等的，即小车的加速度保持恒定．因而，小车做的是匀加速直线运动．三、对纸带信息的进一步讨论（1）小车做匀变速直线运动的必要条件：图2-1-2图2-1-2表示实验打出的纸带，O、A、B、C、D、E、F……为每隔时间t选定的一系列计数点．我们可以认为OA、AB、……各段的平均速度就等于这些段所对应时间的中间时刻的瞬时速度，即v1==,v2==,……,vn==xnt，故：a1====.同理：a2=,……an=因小车做匀变速直线运动，则a1=a2=…=an=a，即有：Δx=x2-x1=x3-x2=…=xn-xn-1=at2.因此，小车做匀变速直线运动的必要条件是：小车在各个连续相等时间内的位移差都相等．(2)小车的加速度计算求得：a1=,a2=……a5=.各个击破【例1】关于打点计时器的使用，下列说法中正确的是（）A.打点计时器一般使用4V—6V的直流电源B.安放纸带时，应把纸带放在复写纸的上面C.开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器D.最好在接通电源的同时，放开小车解析：(1)打点计时器是一种使用4V—6V交流电源的计时仪器，它是靠通电线圈的磁场与永久磁铁相互作用使振动片做周期性振动而打点计时的，故必须接低压交流电源．(2)复写纸应安放在纸带的上面，要求在纸带运动时，复写纸绕定位轴转动，这样才能打出清晰的点．(3)释放小车时，应使小车靠近打点计时器，这样才能在纸带上50cm长度内清楚地取出7—8个计数点(以每打五个点作为一个计数点)．(4)应先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再释放小车．答案：C【例2】在实验中，对于减小实验误差来说，下列方法有益的是（）A．把每打五个点的时间间隔作为一个时间单位来选取计数点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部分进行测量、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，在用直尺测量这些点间的间隔时，在一次测量绝对误差基本相同的情况下，相对误差较小，因此A选项正确．在此实验中，如果小车运动的加速度过小，打出的点子很密，长度测量的相对误差较大，测量准确度会降低．因此使小车的加速度略大一些较好，如果每五个点取一个计数点，那么以能在纸带上50cm长度内清楚地取出7—8个计数点为宜.C项保证了选点的正常.D项是物体做匀变速直线运动的前提．答案：ACD【例3】甲、乙、丙三位同学在用毫米刻度尺测量两点距离时得出数据分别是：cm、cm、cm.请问哪一个同学的测量是正确的?解析：毫米刻度尺最小刻度为毫米，测量时还须估读，即读出毫米之后还须再估读一位数，以毫米为单位小数点后还应有一位，以厘米为单位时，小数点后应有两位．答案：乙同学正确．温馨提示：在利用一些测量仪器测量时，需要估读的一定要估读，切不可随意写一数字就以为正确．【例4】在研究匀变速直线运动的实验中，算出小车经各计数点的瞬时的速度如下：计数点序号123456计数点对应的时刻(s)通过计数点的速度(cm/s)(1)为了计算加速度，合理的方法是（）A．根据任意两计数点的速度公式，用a＝Δv/Δt算加速度B．根据实验数据画出v-t图，量出其倾角，由公式a＝tanα求加速度C．根据实验数据画出v-t图，由图上相距较远的两点，由a＝Δv/Δt求aD．依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出其平均值作小车的加速度(2)由上表中给出的数据，用作图法求其加速度．解析：（1）①方法A虽能求出其加速度，由于只利用了其中的两组数据，偶然误差较大，方法D也具有方法A相同的缺点，如a1＝(v2-v1)/T，a2＝(v3-v2)/T，……，a5＝(v6-v5)/T，求平均值时，a=(v6-v1)/5T，只用了v6和v1两组数据．②作图法是求物体加速度的一个行之有效的方法，具有减小偶然误差的效果，但方法B也是不可用的，因两坐标轴的分度大小往往是不相等的，也就是说同一组数据，可以画出许多倾角不同的图线，再加上测量角度时测量误差较大，故不能被采用，常用方法C求其加速度．(2)由上表中给出的数据，用作图法求其加速度．具体作法如下：①由表中给出的数据选好标度；②描点，用“·”“×”或“Δ”表示；③用直线把描的点连起来，使所描的点尽可能在直线上或对称地分布在两旁，个别离直线较远的点应舍去；④选图线中相距较远的两点由a＝Δv/Δt求加速度，如图2-1-1虚线所示，则a＝(150-50)/cm/s2＝244cm/s2＝m/s2．图2-1-1答案：（1）C（2）m/s2温馨提示：图象便于处理大量数据，寻找规律，要体会其程序和注意点．【例5】在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，得到记录纸带如图2-1-3所示，图中的点为计数点，在每两相邻的计数点间还有4个点没有画出，则小车运动的加速度为(单位：m/s2)（）图2-1-3解析：在此题中，每5个点取一个计数点，所以每相邻两计数点间的时间间隔为T＝s．由图可知，任意两个连续相等的时间间隔T内的位移之差为：Δx=cm=m，由公式Δx＝aT2有：a＝＝m/s2＝m/s2．答案：B综合运用如图2-1-4所示，纸带上A、B、C、D、E、F、G为计数点，每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，由图可知纸带的加速度等于_____________________，在打D点时纸带的速度为_____________________．(图中表示各计数点与第一个点的距离)图2-1-4解析：设A、B与B、C等各相邻计数点间的距离，依次为x1、x2、x3……由图中给出的数据，则有：x1＝（）cm＝cm,x2＝