高一物理人教必修一同步課件2.1實驗探究小車速度隨時間變化的規(guī)律

1、,第二章,勻變速直線運動的 研究,學案1實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律,目標定位,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vt圖象處理實驗數(shù)據(jù)，據(jù)此判斷物體的運動性質(zhì)并求加速度,知識探究,自我檢測,一、實驗器材,打點計時器、 、紙帶、一端附有滑輪的長木板、小車、細繩、鉤碼、 、坐標紙,知識探究,交流電源,刻度尺,二、實驗原理 1.紙帶上某點的瞬時速度一般用一小段時間內(nèi)的 代替 2.用描點法畫出小車的vt圖象，圖線的 表示加速度，如果vt圖象是一條傾斜的直線，說明小車的速度是均勻變化的,平均速度,斜率,三、實驗步驟 1.如圖1所示，把一端附有滑輪的長木板平放

2、在實驗桌上，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.,圖1,2.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，并把紙帶的另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 ，后 ，讓小車拖著紙帶運動，打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)操作兩次.,接通電源,釋放小車,四、數(shù)據(jù)處理 1.挑選紙帶并測量 在三條紙帶中選擇一條點跡最清晰的.為了便于測量，舍掉開頭一些過于密集的點跡，找一個適當?shù)狞c當作計時起點(0點)，每5個點(相隔0.1 s)取一個計數(shù)點進行測量，如圖2所示.(相鄰兩點間還有4

3、個點未畫出),圖2,(2)設(shè)計表格并記錄相關(guān)數(shù)據(jù),3.作出小車運動的vt圖象 (1)定標度：坐標軸的標度選取要合理，應(yīng)使圖象大致布滿坐標紙. (2)描點：在坐標紙上描出各個點的位置. (3)連線：用一條平滑的曲線或直線“擬合”這些點. 4.分析圖象得規(guī)律 如果畫出的vt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.根據(jù)a 求出上車的加速度.,五、注意事項 1.開始釋放小車時，應(yīng)使小車靠近 . 2.先 ，等打點穩(wěn)定后，再 . 3.打點完畢，立即斷開電源. 4.選取一條點跡清晰的紙帶，舍棄開頭點跡密集部分，適當選取計數(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.一般在

4、紙帶上每隔4個點取一個計數(shù)點，即時間間隔為T0.025 s s.,打點計時器,接通電源,釋放小車,0.1,5.在坐標紙上畫vt圖象時，注意坐標軸單位長度的選取，應(yīng)使圖象盡量布滿坐標紙. 6.利用描出的點作vt圖象時，不要將相鄰的點依次相連成折線，而應(yīng)使 在直線(或曲線)上，不在線上的點 ，個別離線較遠的點 .,大多數(shù)點,均勻分布在直線(或曲線)兩側(cè),舍去,典例精析,例1在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中，某同學的實驗操作步驟如下，試找出其中的錯誤和遺漏的步驟(遺漏步驟可編上序號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，再接通電源 B.將打點計時器固定在長木板無滑輪

5、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，下面吊著適當?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,錯誤和遺漏： _； _； G._； 正確的步驟順序為_.,A中應(yīng)先接通電源，再放開紙帶,D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,BECADGF,例2在用電火花計時器“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，圖3甲是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，相鄰計數(shù)點間還有四個點未畫出.(電源頻率為50 Hz),圖3,(1)根據(jù)運動學有關(guān)公式可求得vB1.

6、38 m/s，vC_ m/s，vD3.90 m/s.(保留三位有效數(shù)字),解析打C點時對應(yīng)的速度為,2.64,(2)利用求得的數(shù)值在圖乙所示坐標紙上作出小車的vt圖象(從打A點時開始計時).利用紙帶上的數(shù)據(jù)求出小車運動的加速度a_ m/s2.(保留三位有效數(shù)字) 解析用描點法作出小車的vt圖象如圖所示.,由圖知小車運動的加速度,答案12.6,(3)將圖線延長與縱軸相交，交點的縱坐標是0.12 m/s，此交點的物理意義是：_ _.,解析此交點表示A點開始計時時，小車的速度為0.12 m/s.,從A點開始計時時，小車的速度為,0.12 m/s,1.如圖4所示是用電磁打點計時器測定勻加速直 線運動的

7、加速度時得到的一條紙帶，測量出AB1.2 cm，AC3.6 cm，AD7.2 cm，計數(shù)點A、B、C、D中，每相鄰兩個計數(shù)點之間有四個點未畫出，以下說法正確的是(),1,2,自我檢測,圖4,A.電磁打點計時器是只能記錄時間而不能記錄位移的儀器 B.若電源頻率f50 Hz，則每相鄰的兩個計數(shù)點之間的時 間間隔為0.1 s C.打B點時紙帶的速度vB0.20 m/s D.本實驗也可以采用電火花計時器,1,2,解析電磁打點計時器既可以記錄時間，又可以記錄位移，選項A錯誤；,電磁打點計時器打點的周期為0.02 s，相鄰兩個計數(shù)點間有4個點未畫出，即兩個計數(shù)點間的時間間隔為0.1 s，選項B正確；,1,

8、2,電磁打點計時器和電火花打點計時器都可以用，選項D正確. 答案BD,1,2,2.在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，打點計時器接在50 Hz的低壓交流電源上.某同學在打出的紙帶上每5個點取一個計數(shù)點，共取了A、B、C、D、E、F六個計數(shù)點(每相鄰兩個計數(shù)點間的四個點未畫出)，如圖5所示.從每一個計數(shù)點處將紙帶剪開分成五段(分別為a、b、c、d、e段)，將這五段紙帶由短到長緊靠但不重疊地粘在xOy坐標系中，如圖6所示.,1,2,圖5,圖6,1,2,(1)請你在xOy坐標系中用最簡潔的方法作出能表示vt關(guān)系的圖線(在圖6中作答)，并指出哪個軸相當于v軸？ _.,解析以紙帶寬度為時間單位0.1 s.x軸相當于t 軸，y軸相當于v軸，每段紙帶上端中點的縱坐 標相當于這段時間中間時刻的瞬時速度.把紙帶 上端中點連起來就得到vt圖線.,vt圖線見解析圖y軸相當于v軸,1,2,(2)從第一個計數(shù)點開始計時，為了求出0.15 s時刻的瞬時速度，需要測出哪一段紙帶的長度？