1、1 实验：探究小车速度随时间变化的规律,第二章 匀变速直线运动的研究,学习目标,1.进一步练习使用打点计时器. 2.会利用平均速度求瞬时速度. 3.会利用vt图象处理实验数据，并据此判断物体的运动性质. 4.能根据实验数据求加速度.,内容索引,题型演练 学以致用 实训演练,达标检测 检测评价 达标过关,技能储备 明确原理 提炼方法,技能储备,一、实验原理 1.利用纸带计算瞬时速度：以纸带上某点为中间时刻取一小段位移，用这段位移的 表示这点的瞬时速度. 2.用vt图象表示小车的运动情况：以速度v为 、时间t为 建立直角坐标系，用描点法画出小车的vt图象，图线的 表示加速度的大小，如果vt图象是一
2、条倾斜的直线，说明小车的速度是 的.,平均速度,纵轴,横轴,倾斜程度,均匀变化,二、实验器材 打点计时器(带导线)、 、纸带、一端附有定滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、 、复写纸、坐标纸.,交流电源,刻度尺,三、实验步骤 1.如图1所示，把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，打点计时器固定在长木板 的一端，连接好电路.,图1,没有滑轮,2.把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下面挂上适当的钩码，把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端连在小车的后面. 3.把小车停在 打点计时器的位置，先 ，后 (填“接通电源”或“释放小车”)，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一行
3、小点，随后立即关闭电源. 4.换上新纸带，重复操作两次.,靠近,接通电源,释放小车,四、数据处理 1.采集数据 如图2所示，一般不是直接测量相邻两个计数点间的距离，而是先测量出各个计数点到计时零点的距离x1、x2、x3、x4、x5，再计算出相邻的两个计数点间的距离.x1x1，x2x2x1，x3x3x2，x4x4x3，x5x5x4.,图2,2.求各计数点的瞬时速度,T为相邻两个计数点间的时间间隔，若交流电源频率为50 Hz，每5个点取一个计数点(中间隔4个点)，则T0.1 s.,(2)设计表格并记录相关数据,3.作出小车运动的vt图象 (1)定标度：坐标轴的标度选取要合理，应使图象大致布满坐标纸
4、. (2)描点：在坐标纸上描出各个坐标点的位置. (3)连线：用一条平滑的曲线或直线“拟合”这些点.,4.分析数据并求出加速度 (1)如果画出的vt图象是一条倾斜的直线，说明小车做速度均匀变化的直线运动. 表示开始计时时小车的速度. (2)求出小车的加速度 在vt图象上任意取两个间隔较远的点(这两个点不一定是我们表格中已 测得的点)，找出它们的坐标值，然后把它们的坐标值代入公式a 中 求出加速度，即用图线的 求加速度.,图象和纵轴的交点,斜率,五、注意事项 1.开始释放小车时，应使小车 (填“靠近”或“远离”)打点计时器. 2.先 ，等打点稳定后，再 (填“接通电源”或“释放小车”). 3.打
5、点完毕，立即关闭电源. 4.选取一条点迹清晰的纸带，舍掉开头点迹密集部分，选取适当的计数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的时间间隔T等于多少. 5.不要分段测量各段距离，应尽可能地一次测量完毕(可统一量出各计数点到计数起点0之间的距离). 6.在坐标纸上画vt图象时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图象大致布满坐标纸.,靠近,释放小车,接通电源,题型演练,一、实验器材和操作,例1 某同学按图3所示装置做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验.,图3,(1)图中仪器A叫做_计时器，使用220 V_电源(选填“交流”或“直流”)，释放小车前，小车应停在_(填“靠近”或“远离”)仪器A的位置
6、.,电火花,交流,靠近,答案,解析,解析 题图中仪器A叫做电火花计时器，使用220 V交流电源，实验过程中，放开小车前，小车要靠近打点计时器；,(2)使用打点计时器来分析物体运动情况的实验中，有以下基本步骤： A.松开纸带让物体带着纸带运动 B.穿好纸带 C.把计时器固定好 D.接通电源，进行打点 以上步骤的正确顺序是_.,答案,解析,CBDA,解析 使用打点计时器来分析物体运动情况的实验中，基本步骤为：先把计时器固定好，穿好纸带，再接通电源，进行打点，之后松开纸带让物体带着纸带运动，故正确的顺序是CBDA.,二、实验数据处理,例2 在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图4所示为一次
7、记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点(A点为第一个点)，相邻计数点间的时间间隔T0.1 s.,图4,(1)根据_计算各点的瞬时速度，则vD_m/s，vC_m/s，vB_m/s.,答案,解析,利用某段时间内的平均速度表示中间时刻的瞬时速度,3.90,2.64,1.38,解析 若时间较短，平均速度可以代替中间时刻的瞬时速度. D点的瞬时速度,C点的瞬时速度,B点的瞬时速度,(2)在如图5所示坐标系中画出小车的vt图线，并根据图线求出a_.,答案,解析,图5,12.6 m/s2,答案 见解析图,解析 由(1)中数据画出小车的vt图象如图所示，,(3)将图线延长与纵轴相交，交点
8、的速度的物理意义：_ _.,答案,解析,解析 将图线延长后，与纵轴的交点的速度表示零时刻小车经过A点的速度大小.,表示零时刻小车经,过A点的速度大小,1.处理纸带时，一定要分清计时点和计数点，搞清计数点之间的时间间隔T. 2.利用极限思想将平均值过渡到瞬时值是物理学中常用的方法.纸带上某点的瞬时速度等于以此点为中间时刻的前、后相邻两点间的平均速度. 3.标度的选择要结合数据及其分布特点制定，以使图象在坐标系中合理分布，大小适中.,达标检测,1.(实验器材和操作)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，所需器材有：打点计时器(带导线)、长木板、纸带、复写纸、小车、钩码、细线，此外还需要的器材
9、有 A.直流电源、天平及砝码 B.直流电源、毫米刻度尺 C.交流电源、天平及砝码 D.交流电源、毫米刻度尺,答案,1,2,3,4,解析,解析 在实验中无需测小车质量，故不用天平和砝码；测量纸带数据需要使用毫米刻度尺；打点计时器使用的是交流电源，故D正确.,5,6,2.(实验器材和操作)在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下列说法正确的是 A.小车在钩码的牵引下运动时只需打一条纸带，然后进行数据处理 B.为使测量更为严谨，应把打下的第一个点作为第一个测量点 C.为了便于测量，应舍掉开头一些过于密集的点，找一个适当的点当作计时起点 D.两相邻计数点间的时间间隔必须是0.1 s,答案,1,2,
10、3,4,解析,5,6,解析 小车在钩码的牵引下运动时，需要采用多次测量，打出多条纸带，进行数据处理，有利于减小误差，故A错误； 纸带上开始时打的点比较密集，点距过小，测量误差较大，故应舍去，找一个适当的点当作计时起点，故B错误，C正确； 选取计数点，可增加测量距离，减小测量过程所产生的误差，两相邻计数点间的时间间隔不一定取0.1 s，故D错误.,1,2,3,4,5,6,3.(实验器材和操作)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，某同学进行了以下实验操作步骤，试找出其中错误和遗漏的步骤(遗漏步骤已编上序号G). A.拉住小车，将小车移到靠近打点计时器的一端后，放开小车，再接通电源 B.将打
11、点计时器固定在长木板无滑轮的一端，并接好电路 C.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面挂上适当的钩码 D.取下纸带，再断开电源 E.将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔 F.从所打的纸带中选取理想的纸带进行测量分析,1,2,3,4,5,6,错误和遗漏： (1)_； (2)_； (3)G._； 正确的步骤顺序为_.,答案,1,2,3,4,5,6,A中应先接通电源，再放开小车,D中应先断开电源，再取下纸带,换上新纸带，重复操作两次,BECADGF,4.(实验数据的处理)在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下列说法不正确的是 A.纸带上可以每隔任意相同数量的点选取一个计数点 B
12、.使用刻度尺测量长度时，要进行估读 C.作vt图象时，所描曲线必须经过每一个点 D.在数据处理时，常用公式法和图象法,解析 实验中可以每隔任意相同数量的点选取一个计数点，A对； 使用刻度尺测量长度时，要进行估读，B对； 作vt图象时，应使尽量多的点落在线上，离线较远的点舍弃，C错； 处理数据时，常选择公式法和图象法，D对.,1,2,3,4,5,6,答案,解析,5.(实验数据的处理)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，某同学得到一条用电火花计时器打下的纸带如图6甲所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点图中没有画出，电火花计时器接220 V、
13、50 Hz交流电源.他经过测量并计算得到电火花计时器在打B、C、D、E、F各点时小车的瞬时速度如下表：,图6,(1)设电火花计时器的打点周期为T，计算vF的公式为 vF_；,答案,解析,1,2,3,4,5,6,解析 若时间较短，平均速度可代替中间时刻的瞬时速度，电火花计时器的打点周期为T，,1,2,3,4,5,6,(2)根据(1)中得到的数据，以A点对应的时刻为t0，试在图乙所示坐标系中合理地选择标度，作出vt图象.,1,2,3,4,5,6,答案 见解析图,答案,解析,解析 根据图中数据，利用描点法作出图象如图：,1,2,3,4,5,6,(3)利用该图象求小车的加速度a_m/s2；(结果保留2
14、位有效数字),1,2,3,4,5,6,0.40,答案,解析,(4)如果当时电网中交变电流的电压变成210 V，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比_(选填“偏大”“偏小”或“不变”).,1,2,3,4,5,6,不变,答案,解析,解析 电网电压变化，并不改变打点的周期，故测量值与实际值相比不变.,6.(实验数据的处理)如图7所示为一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E、F、G为相邻的计数点，相邻计数点的时间间隔T0.1 s.,图7,1,2,3,4,5,6,(1)在图8所示的坐标系中作出小车的vt图线.,图8,答案 见解析图,答案,解析,解析 根据图中数据计算出各点的速度，然后描点连线作出图象，如图所示.,1,2,3,4,5,6,从图象上可以看出，将图线延长与纵轴相交，交点的速度大小是11.50 cm/s，此速度的物理意义是表示A点的瞬时速度，在vt图象中的斜率大小表示加速度的大小，求得加速度a0.495 m/s2.,(2)将图线延长与纵轴相交，交点的速度大小是_cm/s，此速度的物理意义是_. (3)小车的加速度为_.(保留3位有效数字),答案,1,2,3,4,5,6,11.50,表示A点的瞬时速度,0.495 m/s2,
