【志鴻優(yōu)化系列】高中物理 2.1實(shí)驗(yàn)：探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律學(xué)案 新人教版必修1.docVIP

第二章勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究1實(shí)驗(yàn):探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律學(xué)習(xí)目標(biāo)1.會(huì)正確使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的勻變速直線運(yùn)動(dòng)的紙帶.2.會(huì)用描點(diǎn)法作出vt圖象.3.能從vt圖象分析出勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度隨時(shí)間的變化規(guī)律.4.培養(yǎng)學(xué)生的探索發(fā)現(xiàn)精神.自主探究1.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是電源,且打點(diǎn)周期取決于電源的,當(dāng)電源頻率為50hz時(shí),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔s打一個(gè)點(diǎn);現(xiàn)在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)定小車(chē)的速度,當(dāng)電源的頻率低于50hz時(shí),若仍按50hz的時(shí)間間隔打一個(gè)點(diǎn)計(jì)算,則測(cè)出的速度值將比小車(chē)真實(shí)的速度值.2.本節(jié)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)器材有:.合作探究1.實(shí)驗(yàn)操作步驟(1)把一端帶有滑輪的長(zhǎng)木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上,并使,把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在,連接好電路.(2)把拴在小車(chē)上,使細(xì)繩跨過(guò)滑輪,下面掛上合適的,放手后看,然后把穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔,并把的另一端固定在小車(chē)后面.(3)把小車(chē)?？吭谔?先,然后,讓小車(chē)拖著紙帶運(yùn)動(dòng),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列小點(diǎn),換上紙帶,重復(fù)實(shí)驗(yàn)3次.(4)增減所掛的鉤碼,或在小車(chē)上放置重物,再做兩次實(shí)驗(yàn),每次實(shí)驗(yàn)打3條紙帶.2.實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn):(1)開(kāi)始釋放小車(chē)時(shí),應(yīng)使小車(chē)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器.(2)先,計(jì)時(shí)器工作后,再,當(dāng)小車(chē)停止運(yùn)動(dòng)時(shí)要及時(shí).(3)要防止鉤碼落地時(shí)與小車(chē)和滑輪相撞,當(dāng)小車(chē)到達(dá)滑輪前應(yīng)及時(shí).(4)牽引小車(chē)的鉤碼數(shù)量要適當(dāng),以免加速度太大而使紙帶上的點(diǎn)太少,或者加速度太小,而使各段位移無(wú)多大差別,從而增大誤差.3.紙帶上各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度可以用計(jì)數(shù)點(diǎn)內(nèi)的來(lái)代替;通過(guò)測(cè)得的速度,描繪出小車(chē)運(yùn)動(dòng)的速度時(shí)間圖象,然后求出圖象的,其即為小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度.4.紙帶的選取原則:.5.如果每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),則每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔是.6.作速度時(shí)間圖象:(1).(2)嚴(yán)格按實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描點(diǎn),根據(jù)點(diǎn)的分布分析速度的變化特點(diǎn).(3)用一條來(lái)坐標(biāo)系中描出的點(diǎn).課堂檢測(cè)1.用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究加速度不變的直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中,造成各連續(xù)相等的時(shí)間間隔內(nèi)位移之差不是一個(gè)恒量的主要原因是()a.長(zhǎng)度測(cè)量不準(zhǔn)確b.打點(diǎn)時(shí)間間隔不均勻c.運(yùn)動(dòng)中受摩擦力作用d.木板未調(diào)成水平2.在研究加速度不變的直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中,算出小車(chē)經(jīng)過(guò)各計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度,如下表所示:計(jì)數(shù)點(diǎn)序號(hào)123456計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻/s0.10.20.30.40.50.6通過(guò)計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度/(cms-1)44.062.081.0100.0110.0168.0為了算出加速度,合理的方法是()a.根據(jù)任意兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的加速度公式a=算出加速度b.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),畫(huà)出vt圖象,量出其傾角,由公式a=tan算出加速度c.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),畫(huà)出vt圖象,由圖線上任意兩點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的速度,用公式a=算出加速度d.依次算出通過(guò)連續(xù)兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的加速度,其平均值作為小車(chē)的加速度3.關(guān)于用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化規(guī)律的實(shí)驗(yàn),下列說(shuō)法中正確的是()a.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)固定在長(zhǎng)木板上,且靠近滑輪一端b.開(kāi)始實(shí)驗(yàn)時(shí)小車(chē)應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器一端c.應(yīng)先接通電源,待打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放小車(chē)d.牽引小車(chē)的鉤碼個(gè)數(shù)越多越好4.一打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在傾角為的斜面上,一小車(chē)拖著穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶從斜面上滑下,打出的紙帶的一段如圖所示.紙帶上0、1、2、3、4、5、6是計(jì)數(shù)點(diǎn),每相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.1s.(1)根據(jù)紙帶上記錄的數(shù)據(jù)判斷小車(chē)是做運(yùn)動(dòng).(2)若小車(chē)做速度隨時(shí)間均勻增加的運(yùn)動(dòng),則加速度的大小a=.(3)在打下計(jì)數(shù)點(diǎn)3時(shí)小車(chē)對(duì)應(yīng)的速度大小為v=.5.在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器“探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中,如圖所示的是某次記錄小車(chē)運(yùn)動(dòng)情況的紙帶,圖中a、b、c、d、e為相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn),相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出.(1)根據(jù)可以判定小車(chē)做速度隨時(shí)間均勻增加的直線運(yùn)動(dòng).(2)根據(jù)有關(guān)公式可求得vb=1.38m/s,vc=m/s,vd=3.90m/s.(3)利用求得的數(shù)值作出小車(chē)的vt圖線(以打a點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)),并根據(jù)圖線求出小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度a=m/s2.(4)將圖線延長(zhǎng)與縱軸相交,若交點(diǎn)的縱坐標(biāo)是0.12m/s,此交點(diǎn)的物理意義是.6.一位同學(xué)設(shè)計(jì)了用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量小車(chē)沿斜面下滑的加速度的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖甲所示.已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的電源的頻率為50hz,圖乙是所打出的紙帶的一段,用毫米刻度尺量得數(shù)據(jù)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)由圖乙可知,相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔t=s.乙(2)利用所測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算小車(chē)沿斜面下滑的加速度時(shí),有一數(shù)據(jù)不可靠,這一數(shù)據(jù)是(填數(shù)據(jù)的字母代號(hào)).(3)去掉這一不可靠數(shù)據(jù),利用其余數(shù)據(jù)可求出小車(chē)下滑的加速度大小a=m/s2(取三位有效數(shù)字).參考答案自主探究1.交流頻率0.02大2.一端帶有定滑輪的長(zhǎng)木板、小車(chē)、帶小鉤的細(xì)繩、鉤碼、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、刻度尺、學(xué)生電源和導(dǎo)線合作探究1.(1)滑輪伸出桌面長(zhǎng)木板的另一端(2)細(xì)繩鉤碼小車(chē)能否在木板上平穩(wěn)地加速滑行紙帶紙帶(3)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接通電源釋放小車(chē)2.(1)靠近(2)接通電源釋放小車(chē)關(guān)閉電源(3)用手按住3.平均速度斜率4.點(diǎn)跡清晰、計(jì)時(shí)點(diǎn)間的距離適當(dāng)5.0.1s6.(1)以速度v為縱軸,時(shí)間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系,并根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)選擇合適的標(biāo)度(圖象盡量分布在坐標(biāo)系的大部分面積)(3)直線擬合課堂檢測(cè)1.a2.c解析:選項(xiàng)a偶然誤差較大.選項(xiàng)d實(shí)際上也僅由始、末兩個(gè)速度決定,偶然誤差也比較大,只有利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出對(duì)應(yīng)的vt圖象,才可充分利用各次測(cè)量數(shù)據(jù),減小偶然誤差.由于在物理圖象中兩坐標(biāo)軸的分度大小往往是不相等的,根據(jù)同一組數(shù)據(jù),可以畫(huà)出傾角不同的許多圖線,選項(xiàng)b是錯(cuò)誤的.正確的方法是根據(jù)圖線找出不同時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的速度值,然后利用公式a=算出加速度,即選項(xiàng)c正確.3.bc解析:打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)固定在長(zhǎng)木板上沒(méi)有滑輪的一端,選項(xiàng)a錯(cuò)誤;小車(chē)開(kāi)始時(shí)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是為了使小車(chē)的運(yùn)動(dòng)距離較大,選項(xiàng)b正確;若先釋放小車(chē)后接通電源只能在紙帶的后面部分打點(diǎn),選項(xiàng)c正確;鉤碼個(gè)數(shù)少,打點(diǎn)密集,鉤碼個(gè)數(shù)多,打點(diǎn)太少,都會(huì)帶來(lái)實(shí)驗(yàn)誤差,選項(xiàng)d錯(cuò)誤.4.解析:(1)連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)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?yàn)閤2-x1=x3-x2=x4-x3=x5-x4=x6-x5=4.00cm,即連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移差都相等,所以小車(chē)做的是速度隨時(shí)間均勻增加的直線運(yùn)動(dòng).(2)由x=at2,得小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度a=m/s2=4.00m/s2.(3)根據(jù)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于平均速度可知v=m/s=1.6m/s.答案:(1)速度隨時(shí)間均勻增加的直線(2)4.00m/s2(3)1.6m/s5.解析:(1)計(jì)算得相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的位移分別為x1=7.50cm,x2=20.10cm,x3=32.70cm,x4=45.30cm,相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的位移差分別為x2-x1=12.60cm,x3-x2=12.60cm,x4-x3=12.60cm,可見(jiàn),小車(chē)做速度隨時(shí)間均勻增加的直線運(yùn)動(dòng).(2)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔t=50.02s=0.1s.打c時(shí)的瞬時(shí)速度等于bd過(guò)程的平均速度vc=m/s=2.64m/s.(3)在如圖所示的坐標(biāo)系中作出vt圖,圖線的斜率即加速度a=m/s2=12.6m/s2.(4)此交點(diǎn)的物理意義是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下計(jì)時(shí)點(diǎn)a時(shí)紙帶對(duì)應(yīng)的速度.答案:(1)相鄰相等時(shí)間間隔內(nèi)的位移差相等(2)2.64(3)12.6(4)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下計(jì)時(shí)點(diǎn)a時(shí)紙帶對(duì)應(yīng)的速度6.解析:(1)交流電源的頻率為50hz,因此打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為0.02s