第二章 1 實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律

1實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及利用紙帶求速度.2.探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律，學(xué)會(huì)用v－t圖象處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．實(shí)驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、學(xué)生電源、復(fù)寫(xiě)紙、紙帶、導(dǎo)線、一端帶有滑輪的長(zhǎng)木板、小車、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、坐標(biāo)紙．實(shí)驗(yàn)原理1.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶能記錄運(yùn)動(dòng)物體在不同時(shí)刻的位置.2.求紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度一般用一小段時(shí)間內(nèi)的平均速度代替.3.用描點(diǎn)法畫(huà)出小車的v－t圖象，圖線的傾斜程度表示加速度的大小，如果v－t圖象是一條傾斜的直線，說(shuō)明物體的速度是均勻變化的.1．把長(zhǎng)木板放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上沒(méi)有滑輪的一端，連接好電路．實(shí)驗(yàn)步驟圖2-1-12．把一條細(xì)繩拴在小車上，使細(xì)繩跨過(guò)滑輪，下邊掛上鉤碼，把紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并把紙帶的一端固定在小車的后面．3．把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，接通電源后，釋放小車．4．換上新的紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次．5．增減所掛鉤碼，按以上步驟再做兩次實(shí)驗(yàn)．1．開(kāi)始釋放小車時(shí)，應(yīng)使小車靠近打點(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．3．打點(diǎn)完畢，立即斷開(kāi)電源．4．要防止鉤碼落地，避免小車跟滑輪相碰．5．選取一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，適當(dāng)選取計(jì)數(shù)點(diǎn)，弄清時(shí)間

間隔T.6．畫(huà)v－t圖象時(shí)，應(yīng)使圖象盡量分布在較大的坐標(biāo)平面內(nèi).注意事項(xiàng)【典例1】在探究“小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)操作以下實(shí)驗(yàn)步驟，其中錯(cuò)誤或遺漏的步驟有(遺漏步驟可編上序號(hào)G……)________． A．將小車安放至靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，先放開(kāi)小車，再接

通電源

B．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在平板上沒(méi)有滑輪的一端，并接好

電路對(duì)基本實(shí)驗(yàn)要求的考查本實(shí)驗(yàn)中因考查基本實(shí)驗(yàn)要求的題目多有出現(xiàn)，所以對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)等應(yīng)熟練掌握．C．把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過(guò)定滑輪，下面吊著適

當(dāng)重的鉤碼D．取下紙帶E．將平板一端抬高，輕推小車，使小車能在平板上做勻速

運(yùn)動(dòng)F．將紙帶固定在小車尾部，并穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔將以上步驟完善后寫(xiě)出合理的步驟順序________．解析實(shí)驗(yàn)中，為保證紙帶上的打點(diǎn)范圍，充分利用紙帶，應(yīng)先接通電源，后放開(kāi)小車．步驟A有錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)中為保護(hù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，打完紙帶應(yīng)立即關(guān)閉電源，步驟D有遺漏；為了處理數(shù)據(jù)時(shí)有可選擇性，實(shí)驗(yàn)應(yīng)重復(fù)打三條紙帶，應(yīng)補(bǔ)充該步驟．答案

(1)步驟A中應(yīng)先通電，再放紙帶(2)步驟D中取下紙帶前應(yīng)先斷開(kāi)電源(3)補(bǔ)充步驟G：換上新紙帶，重復(fù)三次實(shí)驗(yàn)步驟順序BECFADG【跟蹤1】在做“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，給你以下器材：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、電池組、紙帶、復(fù)寫(xiě)紙、停表、天平(帶砝碼)、小車、鉤碼、細(xì)繩、一端帶有定滑輪的長(zhǎng)木板．其中不需要的器材是________、________、______，還需要增添的器材有________、________和________．

答案電池組停表天平(帶砝碼)導(dǎo)線低壓交流電源刻度尺(1)在三條紙帶中選擇一條點(diǎn)跡最清晰的紙帶．(2)找一個(gè)適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)作計(jì)時(shí)起點(diǎn)(0點(diǎn))．(3)每5個(gè)點(diǎn)(相隔0.1s)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量．(如圖2－1－2所示)(4)采集數(shù)據(jù)的方法：量出各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)到計(jì)時(shí)零點(diǎn)的距離：d1、d2、d3、……算出相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離：x1＝d1；x2＝d2－d1；x3＝d3－d2；x4＝d4－d3；……數(shù)據(jù)處理1．紙帶的選取與測(cè)量圖2－1－22．瞬時(shí)速度的計(jì)算(2)設(shè)計(jì)表格并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)位置編號(hào)012345時(shí)間t/s00.10.20.30.40.5x/m(dn－dn－1)/mv/(m·s－1)(1)定標(biāo)度．(2)描點(diǎn)．(3)連線：用一條曲線或直線“擬合”這些點(diǎn)．讓所畫(huà)的直線連接盡可能多的點(diǎn)，不能連接的點(diǎn)應(yīng)均勻分布在直線兩側(cè)，舍棄離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)．分析小車運(yùn)動(dòng)的v－t圖象，描述小車的運(yùn)動(dòng)速度隨時(shí)間的變化規(guī)律．3.畫(huà)出小車的v－t圖象4．分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論【典例2】在“探究小車速度隨時(shí)間變化規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，圖2－1－3給出了從0點(diǎn)開(kāi)始，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的紙帶，其中0、1、2、3、4、5、6都為計(jì)數(shù)點(diǎn)，測(cè)得x1＝1.40cm，x2＝1.90cm，x3＝2.38cm，x4＝2.88cm，x5＝3.39cm，x6＝3.87cm.

那么：(1)在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出點(diǎn)1、2、3、4、5時(shí)，小車的速度分別為v1＝________cm/s，v2＝________cm/s，v3＝________cm/s，v4＝________cm/s，v5＝________cm/s.圖2－1－3(2)在平面直角坐標(biāo)系中作出速度－時(shí)間圖象．(3)分析小車運(yùn)動(dòng)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律．解析

(1)顯然，兩相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為T(mén)＝0.02×5s＝0.1s．對(duì)應(yīng)各點(diǎn)的速度分別為：(2)按照橫坐標(biāo)每0.1s為1個(gè)分度，縱坐標(biāo)每10cm/s為1個(gè)分度建立直角坐標(biāo)系，根據(jù)上面計(jì)算出來(lái)的各計(jì)數(shù)時(shí)刻的速度值，用描點(diǎn)法即可作出小車運(yùn)動(dòng)的v－t圖象，如答案圖所示．(3)根據(jù)小車運(yùn)動(dòng)的v－t圖象是一條向上傾斜的直線，可判斷小車運(yùn)動(dòng)的速度是隨時(shí)間均勻增加的．答案

(1)16.50

21.40

26.30

31.35

36.30(2)如下圖所示

(3)見(jiàn)解析 (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)間間隔T.(2)利用極限思想將平均值過(guò)渡到瞬時(shí)值是物理學(xué)中常用的方法．紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于以此為中心的前、后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度．(3)標(biāo)度的選擇要結(jié)合數(shù)據(jù)及其分布特點(diǎn)制定，以使圖象在坐標(biāo)系中合理分布，大小適中．【跟蹤2】運(yùn)動(dòng)小車拖動(dòng)的紙帶經(jīng)過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器后，在紙帶上留下的點(diǎn)中有6個(gè)連續(xù)清晰的點(diǎn)，測(cè)出這6個(gè)點(diǎn)的第1點(diǎn)到第6點(diǎn)的距離為18cm，則小車運(yùn)動(dòng)的平均速度為(

)． A．0.03m/s B．1.5m/s C．1.8m/s D．180m/s

答案

C1．在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)于減小實(shí)驗(yàn)誤差來(lái)說(shuō)，下列說(shuō)法中有益的是 (

)． 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．使小車運(yùn)動(dòng)的加速度盡量地小些 C．舍去紙帶上密集的點(diǎn)，只利用點(diǎn)跡清晰、點(diǎn)間間隔

適當(dāng)?shù)囊徊糠诌M(jìn)行測(cè)量、計(jì)算

D．選用各處平整程度、光滑程度相同的長(zhǎng)木板做實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的考查解析要減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)從誤差產(chǎn)生的來(lái)源進(jìn)行分析，從而采取措施，本實(shí)驗(yàn)主要從如何打好紙帶和如何較準(zhǔn)確地測(cè)量距離、實(shí)驗(yàn)器材的選取等幾個(gè)方面來(lái)考慮．選取計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)，利用點(diǎn)跡清晰、點(diǎn)間間隔適當(dāng)?shù)哪且徊糠诌M(jìn)行測(cè)量、計(jì)算可減小測(cè)量誤差；選用各處平整程度、光滑程度相同的長(zhǎng)木板做實(shí)驗(yàn)，可以減小因速度變化不均勻帶來(lái)的誤差．答案

ACD2．關(guān)于“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)操作，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 (

)． A．長(zhǎng)木板不能側(cè)向傾斜，也不能一端高一端低 B．在釋放小車前，小車應(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)器開(kāi)始打點(diǎn)后再釋放小車 D．要在小車到達(dá)定滑輪前使小車停止運(yùn)動(dòng)

解析實(shí)驗(yàn)對(duì)長(zhǎng)木板是否一端高一端低無(wú)要求，A錯(cuò)．釋放小車前，小車應(yīng)緊靠打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，這樣小車運(yùn)動(dòng)后才能帶動(dòng)紙帶在紙帶上打出更多的點(diǎn)，B對(duì)．先接通計(jì)時(shí)器電源使其打點(diǎn)，再釋放小車，才能在紙帶上打出初速度為零的點(diǎn)，為防止儀器受損，應(yīng)在小車到達(dá)定滑輪前使小車停止運(yùn)動(dòng)，故應(yīng)選A.

答案

A3．在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，得到如圖

2－1－4所示的紙帶，其中A、B、C、D、E、F、G為計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T(mén)，x1、x2、x3、x4、x5、x6分別為AB、BC、CD、DE、EF、FG間的位移，下列可用來(lái)計(jì)算打D點(diǎn)時(shí)小車速度的表達(dá)式是 (

)．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及分析圖2－1－4答案

BC4．在探究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源的頻率為50Hz，記錄小車運(yùn)動(dòng)的紙帶如圖2－1－5所示，在紙帶上依次選擇6個(gè)