實(shí)驗(yàn)：探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律-導(dǎo)學(xué)案

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. 進(jìn)一步練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器并會(huì)利用平均速度求瞬時(shí)速度 2. 會(huì)利用vt圖象處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 3. 嘗試用vt圖象表示運(yùn)動(dòng)規(guī)律. 【課前預(yù)習(xí)案】 1 實(shí)驗(yàn)原理：由紙帶還可以間接測(cè)量瞬時(shí)速度，方法是以某點(diǎn)為中間時(shí)刻取一小段 位移，用這段位移的 表示這點(diǎn)的瞬時(shí)速度. 2 實(shí)驗(yàn)器材：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、 、紙帶、一端附有滑輪的長(zhǎng)木板、小車(chē)、細(xì) 繩、坐標(biāo)紙. 3.用vt圖象表示小車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況：以速度 v為縱軸、時(shí)間t為建立直角坐標(biāo) 系，把小車(chē)不同時(shí)刻的速度進(jìn)行 ，然后用（包括直線）連接這些點(diǎn). 【課堂探究案】 一、實(shí)驗(yàn)步驟 1. 如圖211所示，把一端附有滑輪的

2、長(zhǎng)木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面, 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板沒(méi)有滑輪的一端，連接好電路. 圖211 2. 把一條細(xì)繩拴在小車(chē)上，使細(xì)繩跨過(guò)滑輪，下面掛上適當(dāng)?shù)你^碼，把紙帶穿過(guò)打 點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并把紙帶的另一端固定在小車(chē)的后面. 3. 把小車(chē)停在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，先接通電源，后釋放小車(chē)，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)，隨后立即關(guān)閉電源. 4. 換上新紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次. 二、數(shù)據(jù)處理 1 .表格法 (1) 從幾條紙帶選擇一條點(diǎn)跡最清晰的.舍掉開(kāi)頭一些過(guò)于密集的點(diǎn)跡，找一個(gè)適當(dāng) 的點(diǎn)當(dāng)作計(jì)時(shí)起點(diǎn)(0點(diǎn)),每5個(gè)點(diǎn)(相隔0.1 s)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，如圖212所示(相 鄰兩

3、點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出).標(biāo)明0、1、2、3、4，測(cè)量各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0點(diǎn)的距離x, 并記錄填入表中. 圖212 位萱編號(hào) 0 1 2 3 4 5 丁. m * s 1 分別計(jì)算出相鄰的兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離 X1、X2、X3. (3)利用一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于這段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，即 Xn+ Xn+1 g 2T 例如，圖中計(jì)數(shù)點(diǎn)4的速度V4 =亍.并將求得的各計(jì)數(shù)點(diǎn)1、2、3、4、5的瞬時(shí)速度 填入上面的表格中. (4)根據(jù)表格的數(shù)據(jù)，分析速度隨時(shí)間怎么變化. 2 .圖象法 (1) 在坐標(biāo)紙上建立直角坐標(biāo)系，橫軸表示時(shí)間，縱軸表示速度，并根據(jù)表格中的數(shù) 據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn) (2) 畫(huà)一條直線，讓這

4、條直線通過(guò)盡可能多的點(diǎn)，不在線上的點(diǎn)均勻分布在直線的兩 側(cè)，偏差比較大的點(diǎn)忽略不計(jì)，如圖 213所示. 圖213 (3) 觀察所得到的直線，分析物體的速度隨時(shí)間的變化規(guī)律. 一 v 根據(jù)畫(huà)出的Vt圖象求出小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度a=. 三、注意事項(xiàng) 1 開(kāi)始釋放小車(chē)時(shí)，應(yīng)使小車(chē)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器. 2 先接通電源，等打點(diǎn)穩(wěn)定后，再釋放小車(chē). 3打點(diǎn)完畢，立即斷開(kāi)電源. 4 選取一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，適當(dāng)舍棄點(diǎn)跡密集部分，適當(dāng)選取計(jì)數(shù)點(diǎn)(注意計(jì)數(shù) 點(diǎn)與計(jì)時(shí)點(diǎn)的區(qū)別)，弄清楚所選的時(shí)間間隔T等于多少. 5 要逐次測(cè)量各段距離，應(yīng)盡可能地一次測(cè)量完畢. 6.在坐標(biāo)紙上畫(huà)vt圖象時(shí)，注意坐標(biāo)軸單位長(zhǎng)度的選取，應(yīng)使圖

5、象盡量分布在坐 標(biāo)平面中央. 例 1 在“探究小車(chē)的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律” 的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)操作過(guò)程中有以下實(shí)驗(yàn)步驟： A 拉住紙帶，將小車(chē)移至靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，先放開(kāi)紙帶，再接通電源； B 將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上，并連接好電路； C把一條細(xì)繩拴在小車(chē)上，細(xì)繩跨過(guò)定滑輪，下邊吊著適當(dāng)重的鉤碼，放手后看小 車(chē)能否在木板上做平穩(wěn)的加速運(yùn)動(dòng)； D .取下紙帶； E. 把一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使附有定滑輪的一端伸出桌面； F. 將紙帶固定在小車(chē)尾部，并穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔； G. 換上新紙帶，重復(fù)操作兩次. (1) 其中有錯(cuò)誤的步驟是 ；應(yīng)改正為 (2) 將改正后的步驟按合理的

6、順序?qū)懺跈M線上： 步驟順序?yàn)?. （20132014江蘇高一期中）在探究小車(chē)的 速度隨時(shí)間變化的規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出了如圖 214所示的一條紙帶， 其中 1、2、3、4、5、6均為記數(shù)點(diǎn)，且相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間都還有 4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出來(lái)， 已知電源的頻率為 50 Hz.現(xiàn)測(cè)得：si = 1.40 cm, S2= 1.90 cm, = 2.40 cm, = 2.90 cm, S5 = 3.40 cm, S6= 3.90 cm. 圖 214 (1)在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出點(diǎn) 2、3、4、5、6 時(shí)，小車(chē)的速度分別為： v2=cm/s v3 =cm/s, v4=cm/s, v5 =cm/s. (2

7、)在圖 215的坐標(biāo)紙上作出速度 時(shí)間圖象(從 1開(kāi)始計(jì)時(shí) ) 圖 215 (3)根據(jù)作出的速度 時(shí)間圖象，求出小車(chē)的加速度為m/s(取一位有效數(shù) 當(dāng)堂檢測(cè)】 1在“探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，下列方法有助于減少實(shí)驗(yàn)誤差 的是 ( ) A 選取計(jì)數(shù)點(diǎn)，把每打5個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔作為一個(gè)時(shí)間單位 B 使小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度盡量小些 C.舍去紙帶上開(kāi)始時(shí)密集的點(diǎn)，只利用點(diǎn)跡清晰、間隔適當(dāng)?shù)哪且徊糠诌M(jìn)行測(cè)量、 計(jì)算 D 適當(dāng)減少掛在細(xì)繩下鉤碼的個(gè)數(shù) 2在“探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，算出小車(chē)經(jīng)過(guò)各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí) 速度，為了計(jì)算加速度，合理的方法是（） A 根據(jù)任意兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度，用公式

8、 a=A v/ t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 a求出加速度 C根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出vt圖象，由圖象上相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的速度、時(shí)間的值 用公式a=A v/A t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，算出平均值作為小車(chē)的加速度 3. 如圖216所示，是某同學(xué)由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器得到的表示小車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的一條清晰紙帶， 紙帶上兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出，其中xi = 7.05 cm、x2= 7.68 cm、x3= 8.33 cm、 X4 = 8.95 cm、X5= 9.61 cm、X6= 10.27 cm. 圖216 下表列出了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下

9、B、D、F時(shí)小車(chē)的瞬時(shí)速度，請(qǐng)?jiān)诒碇刑钊氪螯c(diǎn)計(jì)時(shí) 器打下C、E兩點(diǎn)時(shí)小車(chē)的瞬時(shí)速度（保留三位有效數(shù)字）. 位置 B C D E F 速度（TTI *） 0 737 G 861 0. 994 以A點(diǎn)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，在坐標(biāo)圖217中畫(huà)出小車(chē)的速度一時(shí)間關(guān)系圖線. 圖 217 (3) 根據(jù)你畫(huà)出的小車(chē)的速度一時(shí)間的關(guān)系圖線計(jì)算出的小車(chē)的加速度a = m/s.(保留兩位有效數(shù)字) 【課后訓(xùn)練】 1在做“探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)時(shí)，根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶， 我們可以不利用公式計(jì)算就能直接得到的物理量是 () A 時(shí)間間隔 B 瞬時(shí)速度 C.加速度 D 某段時(shí)間內(nèi)的位移 2關(guān)于用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器“探究小

10、車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(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 3在“探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法不正確的是() A .紙帶上可以每隔任意相同數(shù)量的點(diǎn)選取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn) B .使用刻度尺測(cè)量長(zhǎng)度時(shí)，要進(jìn)行估讀 C.作vt圖象時(shí)，所描曲線必須經(jīng)過(guò)每一個(gè)點(diǎn) D .在數(shù)據(jù)處理時(shí)，常用公式法和圖象法 圖218 4. 如圖218所示為同一打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的兩條紙帶，由紙帶可知() A .在打下計(jì)數(shù)點(diǎn)“ 0至 “ 5”過(guò)程中，紙帶甲的平均

11、速度比乙的大 B .在打下計(jì)數(shù)點(diǎn)“0至 “5的過(guò)程中，紙帶甲的平均速度比乙的小 C.紙帶甲的加速度比乙的大 D .紙帶甲的加速度比乙的小 5. 在探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律實(shí)驗(yàn)中，更換不同砝碼重復(fù)三次實(shí)驗(yàn)，經(jīng) 數(shù)據(jù)處理做作三條vt圖象，如圖219所示，貝U下列選項(xiàng)正確的是 A .三次實(shí)驗(yàn)中加速度最大的是圖中直線c B .三次實(shí)驗(yàn)中加速度最大的是圖中直線a C.圖象為傾斜的直線表示小車(chē)的速度恒定 D .圖象為傾斜的直線表示小車(chē)的加速度恒定 6. (1)在做“探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，給你以下器材：電磁打點(diǎn) 計(jì)時(shí)器，電池組，紙帶，復(fù)寫(xiě)紙，小車(chē)，鉤碼，細(xì)繩，一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板，其

12、中 不需要的器材是還需要增添的器材有. (2)關(guān)于“探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”這一實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是. A .長(zhǎng)木板不能側(cè)向傾斜，也不能一端高一端低 B .在釋放小車(chē)前，小車(chē)應(yīng)緊靠在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處 C.應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放小車(chē) D .打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接在低壓直流電源上 E. 小車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)要保持紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器平面、木板平行 F. 必須選擇點(diǎn)跡清晰的紙帶，且應(yīng)以打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)為第一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn) G. 畫(huà)vt圖象時(shí)，應(yīng)先描點(diǎn)后連線，并且要把描出的所有點(diǎn)都連接起來(lái). 7.在研究勻變速直線運(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)瞬時(shí)速度如下 計(jì)數(shù)點(diǎn)序號(hào) 1 2 3 4 5 6 計(jì)

13、數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻（s） 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 通過(guò)計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度（cm / s） 44.0 62.0 81.0 100.0 110.0 168.0 為了計(jì)算加速度，合理的方法是（） v A 根據(jù)任意兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度用公式a算出加速度 t B .根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出 v-1圖，量出其傾角，由公式 A = tg 求出加速度 C.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出 v-1圖，由圖線上相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的速度、時(shí)間，用公式a 算 t 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，算出平均值作為小車(chē)的加速度 8.一小球在桌面上從靜止開(kāi)始做加速直線運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)用 高速攝影機(jī)在同一底片上多次曝光，記錄下小球每次曝光的 位置，并將小球的位置編號(hào).如圖2110甲所示，1位置恰為 小球剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的瞬間，作為零時(shí)刻.攝影機(jī)連續(xù)兩次曝光 的時(shí)間間隔均相同，小球從1位置到6位置的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中經(jīng) 過(guò)各位置的速度分別為V1 = 0，v2= 0.06 m/s, V3 =m/s, V4 = 0.18 m/s，V5=m/s在圖 乙所示的坐標(biāo)紙上作出小球的速度時(shí)間圖象（保留描點(diǎn)痕 跡）；根據(jù)圖象可求出加速度 a=m/$.（保留三位有 效數(shù)字） 9.實(shí)驗(yàn)小組在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)加速度的實(shí)驗(yàn)中，得到一條紙帶如