1、第 1 节 实验：探究小车速度随时间变化的规律1.巩固打点计时器的使用、纸带数据处理和测量瞬时速度的方法。2.通过实验探究，体验如何从实验研究中获取数据，学会利用图象处理实验数据的科学方法。3.知道小车在重物牵引下运动速度随时间变化的规律。1.实验目的：探究 的规律。2.实验器材：电磁打点计时器是一种使用 (选填“ 交流”或“直流”)电源的 仪器，它的工作电压是 V。当电源频率是 50 Hz 时，它每隔 s 打一次点。3.实验步骤：（1）把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，将 固定在长木板上远离滑轮的一端。（2）将细绳拴在小车上，绕过定滑轮，下面挂上适当的 ，放手后，看小车能否
2、平稳加速滑行。把 穿过打点计时器，连在小车的后面。（3）把小车停在靠近 的位置，先 ，后 ，小车在钩码的牵引下拖着纸带运动。打点计时器在纸带上打下一行小点，随后关闭电源。（4）换上新纸带，重复操作三次。4.处理数据：（ 1） 在 三 条 纸 带 中 选 择 一 条 打 点 清 晰 的 ， 为 了 便 于 测 量 ， 舍 掉 开 头 一 些 过 于 的 点 迹 ， 找 一 个 适 当 的 点 当 做 计 时 的 起 点 ， 每 5 个 间 隔 选 取 一 个 计 数 点 ， 则 两 个 计 数 点 间的 时 间 间 隔 为 s。（2）若所用电源频率是 50 Hz，如图 2-1-1 所示中纸带，从
3、 点通过计时器到 点通过计时器，历A B时 s，位移为 m，这段时间内纸带运动的平均速度是 m/s。 段的平均速度是 m/s， 点的瞬时速度是 AD Cm/s。（3）作出速度时间图象：以 为纵轴，以 为横轴，建立直角坐图 2-1-1标系，根据数据在直角坐标系中描点。如果小车运动的 图象是一条过原点的倾斜v-t直线，说明小车运动速度随时间 。1.在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中，关于仪器的使用操作，下列说法中正确的是（ ）A.木板不能一端高一端低B.在释放小车前，小车应靠近打点计时器C.应先接通电源，待打点计时器打点稳定后再释放小车D.要在小车快要到达定滑轮前使小车停止运动2.用打点计时
4、器研究小车速度随时间变化规律的实验，下列说法中正确的是（ ）A.通过调节，应使小车、纸带、拉线和定滑轮上边缘在一条直线上B.开始实验时小车应靠近打点计时器C.应先接通 电源，待打点稳定后再释放小车D.牵引小车的钩码个数越多越好3.图 2-1-2 是物体运动的速度时间图象，下列说法正确的是（ ）A.物体在 时间内处于静止状态t1t2B.物体在 时间内和 时间内运 动方向相反0t1 t2t3C.物体在 时间内做匀变速直线运动0t1D.物体在 时刻改变速度方向t3一、实验目的和探究原理实验目的：1.进一步练习打点计时器的使用、纸带数据的处理和测量瞬时速度的方法。2.探究小车在重物牵引下的运动，研究小
5、车速度随时间的变化规律。图 2-1-2探究原理：利用打点计时器打出的纸带上记录的数据，做出速度时间图象，寻找小车速度随时间变化的规律。1.小车在重物牵引下运动，如何确定小车速度随时间变化的规律？2.结合上一章所学请想一想，中学阶段在实验室中可通过怎样的工具和方法测定和分析速度变化规律？结论：利用 求解瞬时速度，做 图象分析运动规律。二、用打点计时器测小车的速度所需实验器材及实验步骤1.实验仪器：一端有滑轮的长木板、小车、钩码若干、带小钩的细绳、 、交流电源、纸带、 、导线若干、坐标纸。来源:数理化网2.实验步骤（1）附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没
6、有滑轮的一端，连接好电路。（2）用一条细绳拴住小车使细绳跨过滑轮，下边挂上适量的钩码，让纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车的后面。实验装置如图 2-1-3 所示。（3）把小车停在靠近打点计时器处，接通 后 ，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一行小点。换上新的纸带，重复实验三次。来源:（4）在三条纸带中选择一条最清晰的，舍弃开头一些过于密集的点，找一个合适的点作为计时起点，选择相隔 的若干个点作为计数点，计算出各计数点的瞬时速0.1 s度，填入设计的表格中。（5）增减所挂钩码的个数，再做两次实验。例 1 在研究匀变速直线运动的实验中，某同学操作实验步骤如下，其中错误或遗漏的
7、步骤有（遗漏步骤可编上序号 G、H ）A.拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，并接好电路B.将打点计时器固定在平板上跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码C.把小车停在靠近打点计时器处放开纸带，再接通电源图 2-1-3D.取下纸带E.将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上做匀速运动F.将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限 位孔将以上步骤完善 后写出合理的步骤顺序。3.数据处理（1）怎样选取纸带和分析纸带上的点？（2）如何求出图 2-1-4 中各计数点的瞬时速度？请设计表格处理数据。如： = = v1 v2（3）求出各点速度后，怎样分析和利用这些数据，找到小车速度的变化规律？拓展延伸：作图
8、建议：（1）选择合适的标度。（2）不要用折线连点，要用平滑的曲线连点，舍弃明显偏离较大的点。来源:（3）由 图象可获取的 信息：各时刻的速度大小、方向，物体的速度随时间v-t的变化规律，利用斜率求加速度等。（4）从图上可以看出小车的速度随时间怎样变化？图 2-1-4（5）如何根据速度时间图象（ 图象）求小车的加速度？v-t拓展结论：（1）利用加速度定义式 = 或利用 的斜率求解加速a度。（2） 图象的斜率越大，加速度越 ；钩码个数越多，图象的斜率越 v-t。（3） 图象纵坐标轴截距的物理意义： 时小车的速度。v-t例 2 在研究匀变速直线运动的实验中，算出小车经过各计数点的瞬时速度如下：计数点
9、序号 1 2 3 4 5 6计数点对应 的时刻t/s0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60通过计数点 的速度v/（ cms-1）44.0 62.0 81.0 100.0 110.0来源:168.0为了计算加速度，合理的方法是（ ）A.根据任意两计数点的速度利用公式 算出加速度a= v tB.根据实验数据画出 图象，量出其倾角，由公式 求出加速度v-t a=tan C.根据实验数据画出 图象，由图线上相距较远的两点所对应的速度、时间，v-t用公式 算出加速度a= v tD.依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度来源:例 3 某实验小组用打点计时器 探究
10、小车运动情况，用打点计时器记录小车运动的时间，打点计时器所用电源的频率为50 Hz，图 2-1-5 所示是与小车相连的纸带上记录的一些点，在每相邻的两点之间都有四个点未画出。用米尺量出 点距离 、A B、 、 各点的长度如图上标度。C D E（1）求出 、 、 各点的瞬时速度(单位：m/s)。B C D图 2-1-5（2）根据求出的各点速度，做出相应的速度时间图象。（3） 图线延长线与纵轴相交，交 点的物理意义是什么?根据图象分析物体的速度随时 间的变化规律 ?（4）请根据做出的 速度时间图象求出加速度。三、实验的注意事项1.开始释放小车时，应使小车 打点计时器。2.先 ，等打点稳定后，再 。
11、3.取下纸带前，先断开电源。4.要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞，当小车到达滑轮前及时用手制动。5.牵引小车的钩码个数要适当，以免加速度过大而使纸带上的点太少，或者加速度太小，而使各段位移无多大差别，从而使测量误差增大，以能在 50 cm 长的纸带上清楚地取得六、七个计数点为宜。6.要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点，一般在纸带上每 个点取一个计数点，即时间间隔为 。要舍掉开头过于密集的点，T 0.025 s 0.1 s这样误差小。7.在坐标纸上画 图象时，注意坐标轴单位长度的选取要适当，应使图线尽量v-t分布在较大的坐标平面内。1.在探究小车速度随时间变化规律的实验中，下列哪些器材是本
12、实验必需的 打点计时器 天平 低压直流电源 细绳 纸带 小车 钩码 停表 一端有滑轮的长木板为达到实验目的还需要的器材是： 2.在实验“探究小车速度随时间变化的规律”中，我们采用的正确方法是（ ）A.舍掉开头过于紧密的点，找一个适当的点当做计时起点B.为了实验精确，选 取纸带 上第一个点做计时起点C.每相邻计数点的时间间隔只能取 0.1 sD.每相邻计数点的时间间隔可视打点密度而定，可取 0.0 2 s、0.04 s、n0.02 s3.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，打点计时器使用的交流电的频率为 50 Hz，记录小车运动的纸带如图 2-1-6 所示，在纸带上选择 0、1、2、3、4、5 这6 个计数点，相邻两计数点之间还有四个点未画出，纸带旁并排放着带有最小分度为毫米的刻度尺，零点跟“0”计数点对齐，由图可以读出三个计数点 1、3、5 跟 0 点的距离填入下表中。距离 d1 d2 d3测量值/cm计算小车通过计数点“2”的瞬时速度为 = 。小车的加速度 v2 m/s a=。m/s21.选择纸带上的点时为什么要舍弃纸带开始一些过于密集的点迹？2.怎样测量纸带数据误差小？图 2-1-63.某组同学实验过程中将固定打点计时器一端的木板垫高，使木板有一倾斜角度，是否对实验结果有影响？画出的图象有什么不同？
