人教版必修第一冊(cè)第二章1實(shí)驗(yàn)探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律學(xué)案

1實(shí)驗(yàn):探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律［學(xué)習(xí)目標(biāo)］.知道實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，說(shuō)出實(shí)驗(yàn)中各器材的作用，正確安裝器材并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。.會(huì)選擇點(diǎn)跡清晰的紙帶，標(biāo)出合理的計(jì)數(shù)點(diǎn)，會(huì)近似計(jì)算各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度。.能建立標(biāo)度合適的v-t坐標(biāo)系,并正確地描點(diǎn),能擬合圖像中的點(diǎn),作出v-t圖像,能根據(jù)圖像判斷小車速度隨時(shí)間變化的特點(diǎn)。.經(jīng)歷從提出問(wèn)題到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，獲取數(shù)據(jù)，再擬合圖像，獲得結(jié)論，體會(huì)科學(xué)探究的過(guò)程。一、實(shí)驗(yàn)原理按如圖所示的裝置，利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的一系列的點(diǎn)，來(lái)探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律。二、實(shí)驗(yàn)器材電火花計(jì)時(shí)器（或電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器）、一端附有滑輪的長(zhǎng)木板、小車、紙帶、細(xì)繩、槽碼、刻度尺、導(dǎo)線、220V交流電（或?qū)W生電源）、復(fù)寫(xiě)紙等。三、實(shí)驗(yàn)步驟.按照實(shí)驗(yàn)原理圖中的實(shí)驗(yàn)裝置,把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板無(wú)滑輪的一端,接好電源。.把一細(xì)繩系在小車上,細(xì)繩繞過(guò)滑輪，下端掛合適的槽碼，紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，固定在小車后面。.把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置,接通電源,放開(kāi)小車。.小車運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，斷開(kāi)電源,取下紙帶。.換紙帶重復(fù)三次實(shí)驗(yàn),選擇一條比較理想的紙帶進(jìn)行測(cè)量分析。四、數(shù)據(jù)處理.對(duì)紙帶進(jìn)行測(cè)量及計(jì)算⑴從紙帶中選取便于測(cè)量的點(diǎn)作為計(jì)數(shù)起始點(diǎn)，以后依次每5個(gè)（或少于5個(gè)）點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，并標(biāo)明0、1、2、3、4、5、…，測(cè)量各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0點(diǎn)的距離Xi、X2、X3、X.］、X5、…。⑵分別計(jì)算出與所求點(diǎn)相鄰的兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離AX尸Xi,AX2=X2-X1,△X3=X3-X2,△X4=X4-X3,△X5=X5-X4,如圖所示。⑶各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度用平均速度來(lái)代替，即v產(chǎn)空產(chǎn)、V小竺聯(lián)、…（其中T為相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔,若每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),則T=0.1s,填入表格中標(biāo)有“w”的一行）。⑷同理,計(jì)算增減槽碼后兩次實(shí)驗(yàn)的速度,分別填入表格中標(biāo)有和“V3”的兩行內(nèi)。位置編號(hào)012345???時(shí)間t/sVi/(m?s-1)v2/(m?s1)v3/(m?s-1).作出小車運(yùn)動(dòng)的v-1圖像⑴定標(biāo)度:坐標(biāo)軸的標(biāo)度選取要合理,應(yīng)使圖像大致布滿坐標(biāo)紙。(2)描點(diǎn):在坐標(biāo)紙上描出“vj一行中各個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的位置。⑶連線:用一條平滑的曲線或直線“擬合”這些點(diǎn)，讓這條線通過(guò)盡可能多的點(diǎn),不在線上的點(diǎn)大致均勻分布在曲線的兩側(cè)。作出v-t圖像。(4)同理，作出V2-t圖像、V3-t圖像。.數(shù)據(jù)分析如果畫(huà)出的v-t圖像是一條傾斜的直線,說(shuō)明小車做速度均勻變化的直線運(yùn)動(dòng)，圖像和縱軸的交點(diǎn)表示開(kāi)始計(jì)時(shí)時(shí)小車的速度一一初速度。五、誤差分析產(chǎn)生原因減小方法偶然根據(jù)紙帶測(cè)量的位測(cè)量各計(jì)數(shù)點(diǎn)到起始點(diǎn)的距離,而不是直誤移有誤差接測(cè)量相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離差系統(tǒng)長(zhǎng)木板的粗糙程度盡量選用粗糙程度均勻的長(zhǎng)木板誤不完全相同差六、注意事項(xiàng).牽引小車的槽碼個(gè)數(shù)要適當(dāng)，以免加速度過(guò)大而使紙帶上的點(diǎn)太少,或者加速度太小,而使各段位移差別不大,使誤差增大。.開(kāi)始釋放小車時(shí),應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。.先接通電源,等打點(diǎn)穩(wěn)定后,再釋放小車。.打點(diǎn)完畢,立即關(guān)閉電源。當(dāng)小車到達(dá)滑輪前及時(shí)用手按住,避免小車跟滑輪相碰。.為了便于測(cè)量,舍掉紙帶開(kāi)頭點(diǎn)跡密集部分,選取適當(dāng)?shù)挠?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To.畫(huà)v-t圖像時(shí)，注意坐標(biāo)軸單位長(zhǎng)度的選取,應(yīng)使圖像大致布滿坐標(biāo)紙。類型一器材選擇與實(shí)驗(yàn)操作［典例1］某同學(xué)在做“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)時(shí),由于他的同伴不太明確該實(shí)驗(yàn)的目的及原理，他從實(shí)驗(yàn)室里借取了如下器材：⑴上面圖片中哪些器材是多余的：（請(qǐng)回答儀器名稱）。（多選）⑵某同學(xué)做此實(shí)驗(yàn)時(shí)步驟如下：A.將小車移至靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處,放開(kāi)小車,再接通電源B.將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上,并接好電路C.把一條細(xì)繩拴在小車上,細(xì)繩跨過(guò)定滑輪,下面掛上適當(dāng)?shù)牟鄞aD.小車停止運(yùn)動(dòng)后,直接取下紙帶E.將紙帶固定在小車尾部,并穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔F.換上新紙帶，重復(fù)操作三次，然后從各紙帶中選取一條清晰的進(jìn)行數(shù)據(jù)處理其中錯(cuò)誤或遺漏的步驟有和。（只需填序號(hào)）（3）將（2）中的步驟完善后，合理的順序是。解析：(1)實(shí)驗(yàn)中不需要測(cè)質(zhì)量，故不需要天平；所用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是電火花計(jì)時(shí)器,故不需要學(xué)生電源。⑵其中錯(cuò)誤或遺漏的步驟有:A.應(yīng)該先接通電源,然后再釋放小車,這樣可以保持打點(diǎn)的穩(wěn)定以及提高紙帶的利用率，盡量多在紙帶上打點(diǎn);D.在結(jié)束后應(yīng)先斷開(kāi)電源再取走紙帶。⑶實(shí)驗(yàn)步驟要遵循先安裝器材后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的原則，故正確的操作步驟為BECADFo答案：(1)天平、學(xué)生電源(2)AD(3)BECADF類型二實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理［典例2］在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，如圖甲所示為一次記錄小車運(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)(A點(diǎn)為第一個(gè)點(diǎn))，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.1so(1)根據(jù)計(jì)算各點(diǎn)的瞬時(shí)速度，則vD=m/s,vc=m/s,vB=m/so⑵在如圖乙所示坐標(biāo)系中畫(huà)出小車的v-t圖線。乙⑶將圖線延長(zhǎng)與縱軸相交，交點(diǎn)的物理意義是O解析：(1)根據(jù)時(shí)間較短時(shí),某段時(shí)間內(nèi)的平均速度可以代替其間某時(shí)刻的瞬時(shí)速度,可得D點(diǎn)的瞬時(shí)速度xCE(105.60-27.60)xl0-2mn八八/

C點(diǎn)的瞬時(shí)速度Vc-^=2.64m/s,_%BD(60.30-7.50)x10Vc-^=2.64m/s,2T2x0.isB點(diǎn)的瞬時(shí)速度_XAc_27.60X10-2_XAc_27.60X10-2Vr2T2X0.IS=1.38m/so⑶將圖線延長(zhǎng)后，與縱軸交點(diǎn)的對(duì)應(yīng)速度表示零時(shí)刻小車經(jīng)過(guò)A點(diǎn)的速度大小。答案：(1)見(jiàn)解析3.902.641.38⑵圖見(jiàn)解析⑶表示零時(shí)刻小車經(jīng)過(guò)A點(diǎn)的速度大小數(shù)據(jù)處理的規(guī)范要求(1)處理紙帶時(shí),一定要分清計(jì)時(shí)點(diǎn)和計(jì)數(shù)點(diǎn)，搞清計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間