高中物理必修探究小車速度隨時間變化的規(guī)律教學課件2

1實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律第二章

勻變速直線運動的研究[學習目標]1.進一步練習使用打點計時器.2.會利用平均速度求瞬時速度.3.會利用v－t圖象處理實驗數(shù)據(jù)，并據(jù)此判斷物體的運動性質(zhì).4.能根據(jù)實驗數(shù)據(jù)求加速度.內(nèi)容索引題型演練學以致用實訓演練達標檢測檢測評價達標過關(guān)技能儲備明確原理提煉方法技能儲備一、實驗原理1.利用紙帶計算瞬時速度：以紙帶上某點為中間時刻取一小段位移，用這段位移的

表示這點的瞬時速度.2.用v－t圖象表示小車的運動情況：以速度v為

、時間t為

建立直角坐標系，用描點法畫出小車的v－t圖象，圖線的

表示加速度的大小，如果v－t圖象是一條傾斜的直線，說明小車的速度是

的.平均速度縱軸橫軸傾斜程度均勻變化二、實驗器材打點計時器(帶導線)、

、紙帶、一端附有定滑輪的長木板、小車、細繩、鉤碼、

、復寫紙、坐標紙.交流電源刻度尺三、實驗步驟1.如圖1所示，把一端附有定滑輪的長木板平放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面，打點計時器固定在長木板

的一端，連接好電路.圖1沒有滑輪2.把一條細繩拴在小車上，使細繩跨過滑輪，下面掛上適當?shù)你^碼，把紙帶穿過打點計時器，并把紙帶的一端連在小車的后面.3.把小車停在

打點計時器的位置，先

，后

(填“接通電源”或“釋放小車”)，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一行小點，隨后立即關(guān)閉電源.4.換上新紙帶，重復操作兩次.靠近接通電源釋放小車四、數(shù)據(jù)處理1.采集數(shù)據(jù)如圖2所示，一般不是直接測量相鄰兩個計數(shù)點間的距離，而是先測量出各個計數(shù)點到計時零點的距離x1、x2、x3、x4、x5，再計算出相鄰的兩個計數(shù)點間的距離.Δx1＝x1，Δx2＝x2－x1，Δx3＝x3－x2，Δx4＝x4－x3，Δx5＝x5－x4.圖22.求各計數(shù)點的瞬時速度T為相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔，若交流電源頻率為50Hz，每5個點取一個計數(shù)點(中間隔4個點)，則T＝0.1s.(2)設(shè)計表格并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)位置編號1234567時刻t/s0.10.20.30.40.50.60.7v/(m·s－1)

3.作出小車運動的v－t圖象(1)定標度：坐標軸的標度選取要合理，應使圖象大致布滿坐標紙.(2)描點：在坐標紙上描出各個坐標點的位置.(3)連線：用一條平滑的曲線或直線“擬合”這些點.4.分析數(shù)據(jù)并求出加速度(1)如果畫出的v－t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.

表示開始計時時小車的速度.(2)求出小車的加速度在v－t圖象上任意取兩個間隔較遠的點(這兩個點不一定是我們表格中已測得的點)，找出它們的坐標值，然后把它們的坐標值代入公式a＝

中求出加速度，即用圖線的

求加速度.圖象和縱軸的交點斜率五、注意事項1.開始釋放小車時，應使小車

(填“靠近”或“遠離”)打點計時器.2.先

，等打點穩(wěn)定后，再

(填“接通電源”或“釋放小車”).3.打點完畢，立即關(guān)閉電源.4.選取一條點跡清晰的紙帶，舍掉開頭點跡密集部分，選取適當?shù)挠嫈?shù)點(注意計數(shù)點與計時點的區(qū)別)，弄清楚所選的時間間隔T等于多少.5.不要分段測量各段距離，應盡可能地一次測量完畢(可統(tǒng)一量出各計數(shù)點到計數(shù)起點0之間的距離).6.在坐標紙上畫v－t圖象時，注意坐標軸單位長度的選取，應使圖象大致布滿坐標紙.靠近釋放小車接通電源題型演練一、實驗器材和操作例1某同學按圖3所示裝置做“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗.圖3(1)圖中儀器A叫做_______計時器，使用220V_____電源(選填“交流”或“直流”)，釋放小車前，小車應停在_____(填“靠近”或“遠離”)儀器A的位置.電火花交流靠近答案解析解析題圖中儀器A叫做電火花計時器，使用220V交流電源，實驗過程中，放開小車前，小車要靠近打點計時器；(2)使用打點計時器來分析物體運動情況的實驗中，有以下基本步驟：A.松開紙帶讓物體帶著紙帶運動B.穿好紙帶C.把計時器固定好D.接通電源，進行打點以上步驟的正確順序是________.答案解析CBDA解析使用打點計時器來分析物體運動情況的實驗中，基本步驟為：先把計時器固定好，穿好紙帶，再接通電源，進行打點，之后松開紙帶讓物體帶著紙帶運動，故正確的順序是CBDA.二、實驗數(shù)據(jù)處理例2在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，如圖4所示為一次記錄小車運動情況的紙帶，圖中A、B、C、D、E為相鄰的計數(shù)點(A點為第一個點)，相鄰計數(shù)點間的時間間隔T＝0.1s.圖4(1)根據(jù)_______________________________________________計算各點的瞬時速度，則vD＝_____m/s，vC＝_____m/s，vB＝____m/s.答案解析利用某段時間內(nèi)的平均速度表示中間時刻的瞬時速度3.902.641.38解析若時間較短，平均速度可以代替中間時刻的瞬時速度.D點的瞬時速度C點的瞬時速度B點的瞬時速度(2)在如圖5所示坐標系中畫出小車的v－t圖線，并根據(jù)圖線求出a＝_________.答案解析圖512.6m/s2答案見解析圖解析由(1)中數(shù)據(jù)畫出小車的v－t圖象如圖所示，(3)將圖線延長與縱軸相交，交點的速度的物理意義：_________________________________.答案解析解析將圖線延長后，與縱軸的交點的速度表示零時刻小車經(jīng)過A點的速度大小.表示零時刻小車經(jīng)過A點的速度大小總結(jié)提升1.處理紙帶時，一定要分清計時點和計數(shù)點，搞清計數(shù)點之間的時間間隔T.2.利用極限思想將平均值過渡到瞬時值是物理學中常用的方法.紙帶上某點的瞬時速度等于以此點為中間時刻的前、后相鄰兩點間的平均速度.3.標度的選擇要結(jié)合數(shù)據(jù)及其分布特點制定，以使圖象在坐標系中合理分布，大小適中.達標檢測1.(實驗器材和操作)在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，所需器材有：打點計時器(帶導線)、長木板、紙帶、復寫紙、小車、鉤碼、細線，此外還需要的器材有A.直流電源、天平及砝碼 B.直流電源、毫米刻度尺C.交流電源、天平及砝碼 D.交流電源、毫米刻度尺答案1234解析解析在實驗中無需測小車質(zhì)量，故不用天平和砝碼；測量紙帶數(shù)據(jù)需要使用毫米刻度尺；打點計時器使用的是交流電源，故D正確.√562.(實驗器材和操作)在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中，下列說法正確的是A.小車在鉤碼的牽引下運動時只需打一條紙帶，然后進行數(shù)據(jù)處理B.為使測量更為嚴謹，應把打下的第一個點作為第一個測量點C.為了便于測量，應舍掉開頭一些過于密集的點，找一個適當?shù)狞c當作計

時起點D.兩相鄰計數(shù)點間的時間間隔必須是0.1s√答案1234解析56解析小車在鉤碼的牽引下運動時，需要采用多次測量，打出多條紙帶，進行數(shù)據(jù)處理，有利于減小誤差，故A錯誤；紙帶上開始時打的點比較密集，點距過小，測量誤差較大，故應舍去，找一個適當?shù)狞c當作計時起點，故B錯誤，C正確；選取計數(shù)點，可增加測量距離，減小測量過程所產(chǎn)生的誤差，兩相鄰計數(shù)點間的時間間隔不一定取0.1s，故D錯誤.1234563.(實驗器材和操作)在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，某同學進行了以下實驗操作步驟，試找出其中錯誤和遺漏的步驟(遺漏步驟已編上序號G).A.拉住小車，將小車移到靠近打點計時器的一端后，放開小車，再接通電源B.將打點計時器固定在長木板無滑輪的一端，并接好電路C.把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，下面掛上適當?shù)你^碼D.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F.從所打的紙帶中選取理想的紙帶進行測量分析123456錯誤和遺漏：(1)_____________________________；(2)_____________________________；(3)G.___________________________；正確的步驟順序為__________.答案123456A中應先接通電源，再放開小車D中應先斷開電源，再取下紙帶換上新紙帶，重復操作兩次BECADGF4.(實驗數(shù)據(jù)的處理)在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中，下列說法不正確的是A.紙帶上可以每隔任意相同數(shù)量的點選取一個計數(shù)點B.使用刻度尺測量長度時，要進行估讀C.作v－t圖象時，所描曲線必須經(jīng)過每一個點D.在數(shù)據(jù)處理時，常用公式法和圖象法解析實驗中可以每隔任意相同數(shù)量的點選取一個計數(shù)點，A對；使用刻度尺測量長度時，要進行估讀，B對；作v－t圖象時，應使盡量多的點落在線上，離線較遠的點舍棄，C錯；處理數(shù)據(jù)時，常選擇公式法和圖象法，D對.123456√答案解析5.(實驗數(shù)據(jù)的處理)在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，某同學得到一條用電火花計時器打下的紙帶如圖6甲所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G共7個計數(shù)點，每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點圖中沒有畫出，電火花計時器接220V、50Hz交流電源.他經(jīng)過測量并計算得到電火花計時器在打B、C、D、E、F各點時小車的瞬時速度如下表：對應點BCDEF速度(m/s)0.1410.1850.2200.2540.301圖6(1)設(shè)電火花計時器的打點周期為T，計算vF的公式為vF＝______；答案解析123456解析若時間較短，平均速度可代替中間時刻的瞬時速度，電火花計時器的打點周期為T，123456(2)根據(jù)(1)中得到的數(shù)據(jù)，以A點對應的時刻為t＝0，試在圖乙所示坐標系中合理地選擇標度，作出v－t圖象.123456答案

見解析圖答案解析解析根據(jù)圖中數(shù)據(jù)，利用描點法作出圖象如圖：123456(3)利用該圖象求小車的加速度a＝_____m/s2；(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)1234560.40答案解析(4)如果當時電網(wǎng)中交變電流的電壓變成210V，而做實驗的同學并不知道，那么加速度的測量值與實際值相比_____(選填“偏大”“偏小”或“不變”).123456不變答案解析解析電網(wǎng)電壓變化，并不改變打點的周期，故測量值與實際值相比不變.6.(實驗數(shù)據(jù)的處理)如圖7所示為一次記錄小車運動情況的紙帶，圖中A、B、C、D、E、F、G為相鄰的計數(shù)點，相鄰計數(shù)點的時間間隔T＝0.1s.圖7123456(1)在圖8所示的坐標系中作出小車的v－t圖線.圖8答案見解析圖答案解析解析根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計算出各點的速度，然后描點