【人教版】高中物理實驗教學(xué)資源-探究小車速度隨時間變化規(guī)律學(xué)案

其次章運動的描述§2.1試驗：探究小車速度隨時間的變化規(guī)律（學(xué)案）班級學(xué)號姓名一、考點自學(xué)一、試驗?zāi)康挠么螯c計時器爭辯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．二、試驗原理1．打點計時器打出的紙帶能記錄運動物體在不同時刻的位置．2．求紙帶上某點的瞬時速度一般用一小段時間內(nèi)的平均速度代替．3．用描點法畫出小車的vt圖象，圖線的傾斜程度表示加速度的大小，假如vt圖象是一條傾斜的直線，說明物體的速度是均勻變化的．三、試驗器材打點計時器，一端附有滑輪的長木板，小車、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、溝通電源．四、試驗步驟1．如圖所示，把附有滑輪的長木板放在試驗桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，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，下邊掛上合適的鉤碼，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，并把紙帶的一端固定在小車的后面．3．把小車停在靠近打點計時器的位置，先接通電源，后釋放小車，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一系列小點．4．更換紙帶，重復(fù)操作兩次．5．增減鉤碼個數(shù)，再做兩次試驗．五、數(shù)據(jù)處理1．表格法(1)從幾條紙帶中選擇一條比較抱負(fù)的紙帶，舍掉開頭一些比較密集的點，在后面便于測量的地方找一個開頭點，作為計數(shù)始點，以后依次每五個點取一個計數(shù)點，并標(biāo)明0、1、2、3、4…，測量各計數(shù)點到0點的距離x，并記錄填入表中.位置編號012345時間t/sx/mv/(m·s－1)(2)分別計算出與所求點相鄰的兩計數(shù)點之間的距離Δx1、Δx2、Δx3….(3)利用一段時間內(nèi)的平均速度等于這段時間中間時刻的瞬時速度求得各計數(shù)點1、2、3、4、5的瞬時速度，填入表格中．六、誤差分析產(chǎn)生緣由減小方法偶然誤差依據(jù)紙帶測量的位移有誤差，從而使依據(jù)位移計算的瞬時速度有誤差測量各計數(shù)點到起始點的距離而不是直接測量相鄰計數(shù)點間距離系統(tǒng)誤差木板的粗糙程度不完全相同盡量選用各處粗糙程度均勻的木板七、留意事項1．開頭釋放小車時，應(yīng)使小車靠近打點計時器．2．先接通電源，等打點穩(wěn)定后，再釋放小車．3．取下紙帶前，先斷開電源．4．要防止鉤碼落地和小車跟滑輪相撞，當(dāng)小車到達(dá)滑輪前準(zhǔn)時用手按住它．5．牽引小車的鉤碼個數(shù)要適當(dāng)，以免加速度過大而使紙帶上的點太少，或者加速度太小，而使各段位移無多大差別，從而使測量誤差增大，加速度的大小以能在50cm長的紙帶上清楚地取得六、七個計數(shù)點為宜．6．要區(qū)分打點計時器打出的點與人為選取的計數(shù)點，一般在紙帶上每五個點取一個計數(shù)點，即時間間隔為T＝0.02×5s＝0.1s．要舍掉開頭過于密集的點，這樣誤差?。?．在坐標(biāo)紙上畫vt圖象時，留意坐標(biāo)軸單位長度的選取要適當(dāng)，應(yīng)使圖線盡量分布在較大的坐標(biāo)平面內(nèi)．二、典例分析：題型一、試驗操作例題1、在試驗過程中，對于減小試驗誤差來說，下列說法中有益的是()A．選取計數(shù)點，把每打5個點的時間間隔作為一個時間單位B．使小車運動的加速度盡量小些C．舍去紙帶上密集的點，只利用點跡清楚、點間間隔適當(dāng)?shù)囊徊糠诌M(jìn)行測量、計算D．選用各處平整程度、光滑程度相同的長木板做試驗變式1、關(guān)于“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的試驗操作，下列說法中不正確的是()A．長木板不能側(cè)向傾斜，但可一端高一端低B．在釋放小車前，小車應(yīng)緊靠在打點計時器上C．應(yīng)先接通電源，待打點計時器開頭打點后再釋放小車D．要在小車到達(dá)定滑輪前使小車停止運動題型二、數(shù)據(jù)處理例題2、在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的試驗中，如圖212給出了從0點開頭，每5個點取一個計數(shù)點的紙帶，其中0、1、2、3、4、5、6都為計數(shù)點．測得x1＝1.40cm，x2＝1.90cm，x3＝2.38cm，x4＝2.88cm，x5＝3.39cm，x6＝3.87cm.那么(1)在計時器打出點1、2、3、4、5時，小車的速度分別為：v1＝______cm/s，v2＝______cm/s，v3＝______cm/s，v4＝______cm/s，v5＝______cm/s.(2)在平面直角坐標(biāo)系中作出vt圖象．(3)分析小車運動速度隨時間變化的規(guī)律．三、課堂練習(xí)：1．關(guān)于用打點計時器做小車速度隨時間變化規(guī)律的試驗，下列說法中正確的是()A．通過調(diào)整，應(yīng)使小車、紙帶、拉線和定滑輪上邊緣在一條直線上B．開頭試驗時小車應(yīng)靠近打點計時器一端C．應(yīng)先接通電源，待打點穩(wěn)定后再釋放小車D．牽引小車的鉤碼個數(shù)越多越好2．“爭辯勻變速直線運動”的試驗中，使用電磁式打點計時器(所用溝通電的頻率為50Hz)，得到如圖所示的紙帶．圖中的點為計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點間還有四個點未畫出來，下列表述正確的是()A．試驗時應(yīng)先放開紙帶再接通電源B．(s6－s1)等于(s2－s1)的6倍C．從紙帶可求出計數(shù)點B對應(yīng)的速率D．相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔為0.02s3．如圖是小車在斜面上運動時，通過打點計時器所得的一條紙帶．各段長度為OA＝6.05cm，OB＝13.18cm，OC＝21.40cm，OD＝30.70cm，OE＝41.10cm，OF＝52.58cm，依據(jù)這些數(shù)據(jù)求出B、C、D、E各點的速度，(取A點為計時零點，打點計時器每隔0.02s打一次點，BC、CD、DE、EF間均有四個點未打出)，并求出小車的加速度．四、課后練習(xí)1．在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的試驗中，對于減小試驗誤差來說，下列方法中有益的是()A．選取計數(shù)點，把每打一個點的時間間隔作為一個時間單位B．使小車運動的加速度盡量小些C．利用公式Δx＝aT2，多取計數(shù)點求出a1、a2、a3…各加速度，再求出它們的平均值eq\x\to(a)D．先求出各計數(shù)點的瞬時速度v1、v2…vn，作出vt圖象，求圖線的斜率得出加速度2．在用打點計時器“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的試驗中，下列關(guān)于作vt圖象的說法中，正確的是()A．只要確定了vt圖象中的兩點，就可以得到小車運動的vt圖象，因此，試驗只需要測出兩組數(shù)據(jù)B．作vt圖象時，所取的點越多，圖線就越精確?????C．作出的vt圖線應(yīng)當(dāng)通過全部的點，圖線曲折也可以D．對于偏離直線較遠(yuǎn)的點，說明誤差太大，應(yīng)舍去3．在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的試驗中，算出小車經(jīng)過各計數(shù)點的瞬時速度如下：計數(shù)點序號123456計數(shù)點對應(yīng)的時刻(s)0.100.200.300.400.500.60通過計數(shù)點的速度(cm/s)44.062.081.0100.0110.0168.0為了計算加速度，合理的方法是()A．依據(jù)任意兩計數(shù)點的速度用公式a＝Δv/Δt算出加速度B．依據(jù)試驗數(shù)據(jù)畫出vt圖象，量出其傾角，由公式a＝tanα求出加速度C．依據(jù)試驗數(shù)據(jù)畫出vt圖象，由圖象上相距較遠(yuǎn)的兩點所對應(yīng)的速度、時間用公式a＝Δv/Δt算出加速度D．依次算出通過連續(xù)兩計數(shù)點間的加速度，算出平均值作為小車的加速度4．如圖(a)所示，小車放在斜面上，車前端拴有不行伸長的細(xì)線，跨過固定在斜面邊緣的小滑輪與重物相連，小車后面與打點計時器的紙帶相連．起初小車停在靠近打點計時器的位置，重物到地面的距離小于小車到滑輪的距離．啟動打點計時器，釋放重物，小車在重物牽引下，由靜止開頭沿斜面對上運動，重物落地后，小車會連續(xù)向上運動一段距離．打點計時器使用的溝通電頻率為50Hz.圖(b)中a、b、c是小車運動紙帶上的三段，紙帶運動方向如箭頭所示．(a)(b)(1)依據(jù)所供應(yīng)紙帶上的數(shù)據(jù)，計算打c段紙帶時小車的加速度大小為______m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(2)打a段紙帶時，小車的加速度是2.5m/s2.請依據(jù)加速度的狀況，推斷小車運動的最大速度可能毀滅在b段紙帶中的______．5．一小球在桌面上從靜止開頭做加速運動，現(xiàn)用高速攝影機在同一底片多次曝光，記錄下小球每次曝光的位置，并將小球的位置編號．如圖所示，1位置恰為小球剛開頭運動的瞬間，作為零時刻．?dāng)z影機連續(xù)兩次曝光的時間間隔均為0.5s，小球從1位置到6位置的運動過程中經(jīng)過各位置的速度分別為v1＝0，v2＝0.06m/s，v3＝________m/s，v4＝0.18m/s，v5＝________m/s.在坐標(biāo)圖中作出小球的速度—時間圖象(保留描點痕跡)．（a）（b）答案二、典型例題例題1、ACD變式1、B例題2、(1)16