高一物理人教必修一同步课件2.1实验探究小车速度随时间变化的规律

1、,第二章,匀变速直线运动的 研究,学案1实验：探究小车速度随时间变化的规律,目标定位,1.进一步练习使用打点计时器. 2.会利用平均速度求瞬时速度. 3.会利用vt图象处理实验数据，据此判断物体的运动性质并求加速度,知识探究,自我检测,一、实验器材,打点计时器、 、纸带、一端附有滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、 、坐标纸,知识探究,交流电源,刻度尺,二、实验原理 1.纸带上某点的瞬时速度一般用一小段时间内的 代替 2.用描点法画出小车的vt图象，图线的 表示加速度，如果vt图象是一条倾斜的直线，说明小车的速度是均匀变化的,平均速度,斜率,三、实验步骤 1.如图1所示，把一端附有滑轮的长木板平放

2、在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，打点计时器固定在长木板没有滑轮的一端，连接好电路.,图1,2.把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下面挂上适当的钩码，把纸带穿过打点计时器，并把纸带的另一端固定在小车的后面. 3.把小车停在靠近打点计时器的位置，先 ，后 ，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一串小点，随后立即关闭电源.换上新纸带，重复操作两次.,接通电源,释放小车,四、数据处理 1.挑选纸带并测量 在三条纸带中选择一条点迹最清晰的.为了便于测量，舍掉开头一些过于密集的点迹，找一个适当的点当作计时起点(0点)，每5个点(相隔0.1 s)取一个计数点进行测量，如图2所示.(相邻两点间还有4

3、个点未画出),图2,(2)设计表格并记录相关数据,3.作出小车运动的vt图象 (1)定标度：坐标轴的标度选取要合理，应使图象大致布满坐标纸. (2)描点：在坐标纸上描出各个点的位置. (3)连线：用一条平滑的曲线或直线“拟合”这些点. 4.分析图象得规律 如果画出的vt图象是一条倾斜的直线，说明小车做速度均匀变化的直线运动.根据a 求出上车的加速度.,五、注意事项 1.开始释放小车时，应使小车靠近 . 2.先 ，等打点稳定后，再 . 3.打点完毕，立即断开电源. 4.选取一条点迹清晰的纸带，舍弃开头点迹密集部分，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.一般在

4、纸带上每隔4个点取一个计数点，即时间间隔为T0.025 s s.,打点计时器,接通电源,释放小车,0.1,5.在坐标纸上画vt图象时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图象尽量布满坐标纸. 6.利用描出的点作vt图象时，不要将相邻的点依次相连成折线，而应使 在直线(或曲线)上，不在线上的点 ，个别离线较远的点 .,大多数点,均匀分布在直线(或曲线)两侧,舍去,典例精析,例1在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，某同学的实验操作步骤如下，试找出其中的错误和遗漏的步骤(遗漏步骤可编上序号G). A.拉住纸带，将小车移到靠近打点计时器的一端后，放开纸带，再接通电源 B.将打点计时器固定在长木板无滑轮

5、一端，并接好电路,C.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当的钩码 D.取下纸带，再断开电源 E.将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔 F.从所打的纸带中选取理想的纸带进行测量分析,错误和遗漏： _； _； G._； 正确的步骤顺序为_.,A中应先接通电源，再放开纸带,D中应先断开电源，再取下纸带,换上新纸带，重复实验两次,BECADGF,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3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),图3,(1)根据运动学有关公式可求得vB1.

6、38 m/s，vC_ m/s，vD3.90 m/s.(保留三位有效数字),解析打C点时对应的速度为,2.64,(2)利用求得的数值在图乙所示坐标纸上作出小车的vt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的加速度a_ m/s2.(保留三位有效数字) 解析用描点法作出小车的vt图象如图所示.,由图知小车运动的加速度,答案12.6,(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：_ _.,解析此交点表示A点开始计时时，小车的速度为0.12 m/s.,从A点开始计时时，小车的速度为,0.12 m/s,1.如图4所示是用电磁打点计时器测定匀加速直 线运动的

7、加速度时得到的一条纸带，测量出AB1.2 cm，AC3.6 cm，AD7.2 cm，计数点A、B、C、D中，每相邻两个计数点之间有四个点未画出，以下说法正确的是(),1,2,自我检测,图4,A.电磁打点计时器是只能记录时间而不能记录位移的仪器 B.若电源频率f50 Hz，则每相邻的两个计数点之间的时 间间隔为0.1 s C.打B点时纸带的速度vB0.20 m/s D.本实验也可以采用电火花计时器,1,2,解析电磁打点计时器既可以记录时间，又可以记录位移，选项A错误；,电磁打点计时器打点的周期为0.02 s，相邻两个计数点间有4个点未画出，即两个计数点间的时间间隔为0.1 s，选项B正确；,1,

8、2,电磁打点计时器和电火花打点计时器都可以用，选项D正确. 答案BD,1,2,2.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5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6所示.,1,2,图5,图6,1,2,(1)请你在xOy坐标系中用最简洁的方法作出能表示vt关系的图线(在图6中作答)，并指出哪个轴相当于v轴？ _.,解析以纸带宽度为时间单位0.1 s.x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的瞬时速度.把纸带 上端中点连起来就得到vt图线.,vt图线见解析图y轴相当于v轴,1,2,(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？