高一物理：2.1實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律新人教版必修1

1、第二章勻變速直線運動的研究第二章勻變速直線運動的研究1 1實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律1實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康?用打點計時器研究小車在重物牽引下的運動，用打點計時器研究小車在重物牽引下的運動，探究小車速度隨時間的變化規(guī)律探究小車速度隨時間的變化規(guī)律2進一步熟悉打點計時器的使用及紙帶的分析方進一步熟悉打點計時器的使用及紙帶的分析方法法3會用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)會用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)一、實驗器材一、實驗器材打點計時器、打點計時器、 、紙帶、一端附有滑輪的、紙帶、一端附有滑輪的長木板、小車、細(xì)繩、鉤碼、長木板、小車、細(xì)繩、鉤碼、 、坐標(biāo)紙、坐標(biāo)紙二、實驗原理二、實驗原

2、理1打點計時器打出的紙帶能記錄運動物體在不同時刻打點計時器打出的紙帶能記錄運動物體在不同時刻的的 2紙帶上某點的瞬時速度一般用一小段時間內(nèi)的紙帶上某點的瞬時速度一般用一小段時間內(nèi)的 代替代替3用描點法畫出小車的用描點法畫出小車的v-t 圖象，圖線的圖象，圖線的 表示加速度的大小，如果表示加速度的大小，如果v-t 圖象是一條傾斜的直線，圖象是一條傾斜的直線，說明小車的速度是均勻變化的說明小車的速度是均勻變化的交流電源交流電源刻度尺刻度尺位置位置平均速度平均速度傾斜程度傾斜程度一、實驗步驟一、實驗步驟1如圖所示，把一端附有滑輪的長木板平放在實驗桌上，如圖所示，把一端附有滑輪的長木板平放在實驗桌上，

3、并使滑輪伸出桌面，打點計時器固定在長木板沒有滑輪的并使滑輪伸出桌面，打點計時器固定在長木板沒有滑輪的一端，連接好電路一端，連接好電路2把一條細(xì)繩拴在小車上，使細(xì)繩跨過滑輪，下面掛上適把一條細(xì)繩拴在小車上，使細(xì)繩跨過滑輪，下面掛上適當(dāng)?shù)你^碼，放手后，看小車能否在木板上平穩(wěn)地加速滑行，當(dāng)?shù)你^碼，放手后，看小車能否在木板上平穩(wěn)地加速滑行，然后把紙帶穿過打點計時器，并把紙帶的另一端固定在小然后把紙帶穿過打點計時器，并把紙帶的另一端固定在小車的后面車的后面3把把小車停在靠近打點計時器的位置小車停在靠近打點計時器的位置，先先 ，后，后 ，讓小車拖著，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下紙帶運動，打

4、點計時器就在紙帶上打下一串小點，隨后立即關(guān)閉電源換上新紙帶，重復(fù)操作兩一串小點，隨后立即關(guān)閉電源換上新紙帶，重復(fù)操作兩次次接通電源接通電源釋放小車釋放小車二、數(shù)據(jù)處理二、數(shù)據(jù)處理1挑選紙帶并測量挑選紙帶并測量在三條紙帶中選擇一條點跡在三條紙帶中選擇一條點跡最清晰的最清晰的為了便于測量，舍掉開頭一為了便于測量，舍掉開頭一些過于密集的點跡，找一個些過于密集的點跡，找一個適當(dāng)?shù)狞c當(dāng)作計時起點適當(dāng)?shù)狞c當(dāng)作計時起點(0點點)，每每5個點個點(相隔相隔0.1 s)取一個計數(shù)點取一個計數(shù)點進行測量，如進行測量，如圖所示圖所示.(.(相鄰兩點間還有相鄰兩點間還有4 4個點個點未畫出未畫出) )2瞬時速度的計算

5、和記錄瞬時速度的計算和記錄(1)計算方法：時間間隔很短時，可用某段時間的平均速度表示這段計算方法：時間間隔很短時，可用某段時間的平均速度表示這段 時間內(nèi)某一時刻的瞬時速度，即時間內(nèi)某一時刻的瞬時速度，即 例如，圖中計數(shù)點例如，圖中計數(shù)點4的速度的速度 , 其中其中T0.1 s.位置位置01234567時刻時刻t/s00.10.20.30.40.50.60.7v(ms-1)(2)設(shè)計表格并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)設(shè)計表格并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)12nnnxxTvTxx2544v3.作出小車運動的作出小車運動的v-t 圖象圖象(1)定標(biāo)度：坐標(biāo)軸的標(biāo)度選取要合理，應(yīng)使圖象大致布滿定標(biāo)度：坐標(biāo)軸的標(biāo)度選取要合理，應(yīng)使圖象

6、大致布滿坐標(biāo)紙坐標(biāo)紙(2)描點：在坐標(biāo)紙上描出各個坐標(biāo)點的位置描點：在坐標(biāo)紙上描出各個坐標(biāo)點的位置(3)連線：用一條平滑的曲線或直線連線：用一條平滑的曲線或直線“擬合擬合”這些點這些點4實驗結(jié)論實驗結(jié)論如果畫出的如果畫出的v-t 圖象是一條傾斜的直線，圖象是一條傾斜的直線，說明小車做速度均勻變化的直線運動說明小車做速度均勻變化的直線運動圖象和縱軸的交點表示開始計時時小車圖象和縱軸的交點表示開始計時時小車的速度的速度初速度初速度三、注意事項三、注意事項1開始釋放小車時，應(yīng)使小車靠近開始釋放小車時，應(yīng)使小車靠近 2先先 ，等打點穩(wěn)定后，再，等打點穩(wěn)定后，再 3打點完畢，立即斷開電源打點完畢，立即斷

7、開電源4選取一條點跡清晰的紙帶，舍棄開頭點跡密集部分，適選取一條點跡清晰的紙帶，舍棄開頭點跡密集部分，適當(dāng)選取計數(shù)點當(dāng)選取計數(shù)點 (注意計數(shù)點與計時點的區(qū)別注意計數(shù)點與計時點的區(qū)別)，弄清楚所選的，弄清楚所選的時間間隔時間間隔T等于多少一般在紙帶上每隔等于多少一般在紙帶上每隔4個點取一個計數(shù)點，個點取一個計數(shù)點，即時間間隔為即時間間隔為T0.025 s s.5在坐標(biāo)紙上畫在坐標(biāo)紙上畫vt圖象時，注意坐標(biāo)軸單位長度的選取，圖象時，注意坐標(biāo)軸單位長度的選取，應(yīng)使圖象盡量布滿坐標(biāo)紙應(yīng)使圖象盡量布滿坐標(biāo)紙6利用描出的點作利用描出的點作vt圖象時，不要將相鄰的點依次相連成圖象時，不要將相鄰的點依次相連成

8、折線，而應(yīng)使折線，而應(yīng)使 在直線在直線(或曲線或曲線)上，不在線上的點上，不在線上的點 ，個別離線較遠的點，個別離線較遠的點 打點計時器打點計時器接通電源接通電源釋放小車釋放小車0.1大多數(shù)點大多數(shù)點均勻分布在直線均勻分布在直線(或曲線或曲線)兩側(cè)兩側(cè)舍去舍去例例1：在：在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中，某同學(xué)進行實驗中，某同學(xué)進行了以下實驗操作步驟，試找出其中的錯誤和遺漏的步驟了以下實驗操作步驟，試找出其中的錯誤和遺漏的步驟(遺漏步驟遺漏步驟可編上序號可編上序號G)A.拉住紙帶，將小車移到靠近打點計時器的一端后，放開紙帶，拉住紙帶，將小車移到靠近打點計時器

9、的一端后，放開紙帶， 再接通電源再接通電源B.將打點計時器固定在長木板無滑輪一端，并接好電路將打點計時器固定在長木板無滑輪一端，并接好電路C.把一條細(xì)繩拴在小車上把一條細(xì)繩拴在小車上,細(xì)繩跨過定滑輪細(xì)繩跨過定滑輪,下面吊著適當(dāng)?shù)你^碼下面吊著適當(dāng)?shù)你^碼D.取下紙帶，再斷開電源取下紙帶，再斷開電源E.將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔F.從所打的紙帶中選取理想的紙帶進行測量分析從所打的紙帶中選取理想的紙帶進行測量分析錯誤和遺漏：錯誤和遺漏：_；_；G._；正確的步驟順序為正確的步驟順序為_A中應(yīng)先接通電源，再放開紙帶中應(yīng)先接通電源，再放開紙

10、帶D中應(yīng)先斷開電源，再取下紙帶中應(yīng)先斷開電源，再取下紙帶換上新紙帶，重復(fù)實驗兩次換上新紙帶，重復(fù)實驗兩次BECADGF如何依據(jù)紙帶信息，判斷小車的運動是否是勻變速如何依據(jù)紙帶信息，判斷小車的運動是否是勻變速直線運動？直線運動？如圖如圖211表示實驗打出的紙帶，表示實驗打出的紙帶，O、A、B、C、D、E、F為每隔時間為每隔時間t選定的一系列計數(shù)點我們選定的一系列計數(shù)點我們可以認(rèn)為可以認(rèn)為OA、AB、EF段的平均速度就等于這段的平均速度就等于這些段所對應(yīng)時間的中間時刻的瞬時速度，即些段所對應(yīng)時間的中間時刻的瞬時速度，即例例2：(2010廣東理綜廣東理綜)下圖是某同學(xué)在做勻變速直下圖是某同學(xué)在做勻變

11、速直線運動實驗中獲得的一條紙帶線運動實驗中獲得的一條紙帶(1)已知打點計時器電源頻率為已知打點計時器電源頻率為50 Hz，則紙帶上打相，則紙帶上打相鄰兩點的時間間隔為鄰兩點的時間間隔為_(2)A、B、C、D是紙帶上四個計數(shù)點，每兩個相鄰是紙帶上四個計數(shù)點，每兩個相鄰計數(shù)點間有四個點沒有畫出從圖中讀出計數(shù)點間有四個點沒有畫出從圖中讀出A、B兩點兩點間距間距x_；C點對應(yīng)的速度是點對應(yīng)的速度是_(計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)答案：答案：(1)0.02 s(2)0.68 0.72 cm0.100 m/s 用用“逐差法逐差法”求物體運動加速度求物體運動加速度的方法：的方法： 根據(jù)

12、根據(jù)x x4 4x x1 1=x=x5 5x x2 2=x=x6 6x x3 3=3aT=3aT2 2（T T為相鄰兩計為相鄰兩計數(shù)點之間的時間間隔）數(shù)點之間的時間間隔）1 2 3 4 50 x1x2x3x4x5x x4 4x x1 1=x=x4 4x x3 3+x+x3 3x x2 2 +x+x2 2x x1 1=3aT=3aT2 2524112226331232,33,3xxxxaaTTxxaa a aaT用逐差法求出。再由算出平均值就是所要測得加速度。65432129xxxxxxaT計算小車的加速度為多大？計算小車的加速度為多大？ (計算結(jié)果保留三位有效數(shù)計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字字)已知已知0、1、2、3、4、5、6、7為計數(shù)點，相鄰兩個計數(shù)為計數(shù)點，相鄰兩個計數(shù)點間有點間有4個點未畫出，從紙帶上測出個點未畫出，從紙帶上測出x13.20 cm，x24.74 cm，x36.40 cm，x48.02 cm，x59.64 cm，x611.28 cm，21.