探究小车速度随时间变化的规律同步例题解析

1、实验：探究小车速度随时间变化的规律同步例题解析【学习目标】熟练掌握打点计时器的使用及数据处理方法掌握探究小车运动的过程及方法【学习内容】一、利用打点计时器研究：1、打点计时器：打点计时器的原理是连接50Ｈz的交流电，它能在s打出一点个，因此它是一种记录运动物体在一定时间间隔内的仪器。电磁打点计时器的工作电压在以内，电火花打点计时器的电压为V。2、瞬时速度的测定：为了能研究物体的运动规律，必须要测定物体的瞬时速度，瞬时速度近似等于物体在极短时间的平均速度，一般用平均速度来求中间时刻的速度，对于匀变速运动更是如此。3、加速度计算方法：逐差法和图象法。例1、如图1.2-1图示是某次实验打出的纸带，在纸带上找出连续的6个点，分别标上0、1、2、3、4、5，用直尺测量出两个相邻点间距离x1、x2、x3、x4、x5，并把它们填入表格中．根据这些数据：(所用打点计时器的打点周期为0.02s)(1)运用你所学过的知识判断纸带的这段运动情况；(2)求1、2、3、4、各点的瞬时速度，并画出速度-时间图象。x/cmx1x2x3x4x5例2、如下图，某同学在做“研究匀变速直线运动”实验中，由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点的时间间隔为T=0.10s，其中S1=、S2=、S3=、S4=、S5=、S6=，那么A点处瞬时速度的大小是_______m/s，小车运动的加速度计算表达式为________________，加速度的大小是_______m/s2〔计算结果保存两位有效数字〕。二、在实际生活、科学研究中，测定速度的方法很多，但一般是通过测量微小时间内的位移或测微小位移内的时间。1、闪光照相：与打点计时器相似，可以等时间记录物体的位置，通过底片的像可以研究物体的运动速度。要注意的是像的位移与实际位移可能不同。例3、有一种“傻瓜”照相机，其光圈(进光孔径)随被拍物体的亮度自动调节，而快门(曝光时间)是固定不变的。为测该照相机的曝光时间，实验者从某砖墙前的高处使一个石子自由落下，拍摄石子在空中的照片如图1.2-2所示。由于石子的运动，它在照片上留下了一条模糊的径迹。每块砖的平均厚度为6cm，拍摄到的石子位置A距石子起落点竖直距离约为20cm2、光电门：在物体上安装一个挡光板，其宽度，光电门能记下挡光板通过光电门的时间，由此可以求得物体通过光电门的瞬时速度(也是短时间的平均速度)。例4、光电门传感器是测定瞬时速度的仪器，它的原理(如以下图)是发射端发出一束很细的红外线到另一端的接收窗口，当固定在运动物体上一个宽度的挡光板通过时，它可以通过数据采集器计下挡光板经过的时间，再用挡光板的宽度与经过的时间比值求得运动物体的瞬时速度。(1)用光电门测变速运动物体的瞬时速度，在测量速度较小时，为了减小测量误差，应选择宽度比拟__(填“宽”或“窄”)的挡光板。(2)某光电门的时间测量的最大误差为±0.1ms，如果物体的实际瞬时速度为10m/s，选用的挡光板宽度是5mm，在用光电门测该物体速度产生绝对误差的最大值为___。(绝对误差=)。3、位移传感器：它的原理类似于雷电的光与声的原理，光的速度很快，可以忽略不计，通过光与声的时间差求得物体所在的位置。当然还有通过波反射确定物体位置的位移传感器。例5、如下图，是位移传感器，它能记下运动物体在不同时刻的位置，通过位移-时间图像可以分析物体的运动情况(如瞬时速度)。位移传感器是由发射器与接受器、数据采集器组成，发射器在同时发出红外线光与噪声波脉冲信号，由于发射器与接受器之间有一定的距离，接受器接受到两个脉冲信号有一定的时间差，数据采集器将采集到的时间差输送给电脑进行处理，能得到两者之间的距离。光在空气中的速度C=3×108m/s，声波在空气中的速度为v=340m/s，如果时间差为0.0015s，求两者之间的距离。发射和接收,发现时间差变【稳固练习5】_________班姓名_______________1．关于打点计时器，以下说法中正确的选项是〔〕A．打点计时器是一种计时仪器B．打点计时器都用直流电C．拉动纸带时，应尽量与限位孔平行D．应先拉动纸带后接通打点用的电源2．利用打点计时器打出的纸带可以求出〔〕A．一定能准确求出某点的瞬时速度B．可以粗略地求出某点的瞬时速度C．能够准确地求出某位移内平均速度D．可利用某段平均速度代表某点的瞬时速度3．是A．可以通过测出每相邻两点间的距离，看其是否相等来判断()B．应测出纸带运动全程的路程来判断C．必须通过计算任意两点间的平均速度来判断D．必须通过计算全程的平均速度来判断4．两木块自左向右运动，现用高速摄影机在同一底片上屡次曝光，记录下木块每次曝光时的位置，如图-3所示，连续两次曝光的时间间隔是相等的，由图可知()图图-3A．在时刻t2以及时刻t5两木块速度相同B．在时刻t1两木块速度相同图-4C．在时刻t3和时刻t4图-4D．在时刻t4和时刻t5之间某瞬时两木块速度相同5．如图-4所示，打点计时器所用电源的频率为50Hz，某次实验中得到的一条纸带，及毫米刻度尺测量情况如下图，纸带在A、C间的平均速度_________m/s，在A、D间的平均速度为_________m/s，B点的瞬时速度更接近于______________m/s6图-5、如下图，是某同学抽动纸带打点的一局部纸带，纸带上点迹清晰，所用的电源频率是50Hz．试答复：图-5(1)A、B、C、D是选用的计数点，每两个相邻计数点间的时间间隔是多少．(2)测量数据标在图中，试估算出打点B时的抽动纸的速度大小．0481216204812162468v/(m·s-1)cab8、在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用打点计时器打下的纸带如下图，并在其上取A、B、C、D、E、F、G等7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点，图中没有画出，打点计时器接周期为T=0.02s的交流电源．他经过测量并计算得到打点计时器在打B、C、D、E、F各点时物体的瞬时速度如下表：0v0v/(m·s-1)t/s(1)计算的公式为=；(2)根据〔1〕中得到的数据，以A点对应的时刻为t=0，作出v－t图象，并求物体的加速度a=m/s2;按打点先后顺序依次得到A、B、C、D、E等点，加速度方向与小车运动方向〔填“相同”或“相反”〕．(3)如果当时电网中交变电流的频率是f=51Hz，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比〔选填：偏大、偏小或不变〕．11．为研究小车沿斜面向下运动的规律，