1、第二章 匀变速直线运动的研究,第一节 实验：探究小车速度随时间变化的规律,复习回顾,时间、位移,1. 打点计时器可以直接测量什么物理量?,2. 通过打点计时器可以间接测量什么物理量？,两点间的平均速度,某点的瞬时速度,加速度,一、实验目的,1用打点计时器研究小车在重物牵引下的运动。 2探究小车速度随时间变化的规律。,二、实验原理,1求纸带上某点迹瞬时速度一般用一小段时间内的平均速度代替。 2 v t 图象上，图线的倾斜程度表示加速度的大小，根据纸带上求出的各点的瞬时速度在 vt 图象上作出图象，求出加速度，说明物体所做的运动。,实验器材,低压交流电源，刻度尺,钩码,小车,细绳,纸带,打点计时器
2、,一端附有定滑轮的长木板,三、实验器材,复写纸片,四、实验步骤,1如图所示，把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路。,2把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上钩码，把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车的后面。 3把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，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列小点，打完一条纸带后立即关闭电源 4换上新的纸带，重复实验两次。 5增减所挂钩码，按以上步骤再做两次实验。,处理的纸带,舍掉开头过于密集的点，从清楚的点开始,若纸带上点与点之间的距离较小，每五个计时点取一个计
3、数点 ,依次标号为0，1，2，3，4，5 （间隔不再是0.02s）（但要看具体情况灵活选定）；,0.10s,0.10s,过于密集/不清晰的点,问题1：怎样分析和选取纸带上的点？,处理的纸带,例：求3这个计数点的速度：,t为多少?,问题2：如何计算出所取点的瞬时速度？,数据处理:列表法,小车的瞬时速度随时间增大而增大。,思考:小车的具体运动规律是什么?,- -,0.201,0.280,0.432,0.355,0.512,同理，可求出另外两条纸带的情况,2图象法 (1) 在坐标纸上建立直角坐标系，横轴表示时间，纵轴表示速度，并根据表格中的数据在坐标系中描点。 (2) 画一条直线 ，让这条直线通过尽
4、可 能多的点，不在线上的点均匀分布在直 线的两侧，偏差比较大的点忽略不计， 如图所示。,(3) 观察所得到的直线，分析物体的速 度随时间的变化规律。 (4) 据所画 vt 图象求出其斜率，就是小车运动的加速度。,取任意两组数据求出v 和t ，然后代入 求解。 在v t 图象上取一段时间t（尽量取 大一些），找出t 对应的v ，代入 求解。（画图时让不在直线上的点尽可能等量地分布在直线两侧，就是为了使偏大或偏小的误差尽可能地抵消，所以图象也是减小误差的一种手段，也就是说应该用图象上的点，而不是用实验所得到的数据）,哪一种方法更好？,如何利用v I t图求加速度,与纵轴的交点是什么意思？,如何求加
5、速度？,t=0.4s,V=？,0.2m/s,推论：做匀变速直线运动的物体，在任意两个连续相等的时间T内，位移之差是一个恒量：xxnxn-1aT2，扩展：xm-xn=(m-n)aT2,应用：分析纸带时常用此方法及规律,(1)判断物体是否做匀变速直线运动,(2)逐差法求加速度,如果物体做匀变速直线运动，即a恒定，则x为一恒量，这一结论反过来也成立，即如果所打纸带在任意两个相邻相等时间内位移差相等，则说明物体做匀变速直线运动。,为了减小偶然误差,如果纸带上测得连续6个相同时间T内的位移x1、x2、x3、x6，如图所示。,则 x4x1（4-1）aT23aT2x5x2（5-2）aT23aT2x6x3（6
6、-3）aT23aT2,小车的速度随时间均匀增加 所以小车做匀加速直线运动,实验结论,1固定打点计时器时应让限位孔处在长木板的中央与滑轮共线位置。滑轮不能过高 , 使细绳与木板平行。 2先接通电源，等打点稳定后 , 再释放小车。打点完毕 ，立即断开电源。 3开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器。要防止钩码落地，避免小车跟滑轮相碰，当小车到达滑轮前及时用手按住。 4选取一条点迹清晰且连续相等时间内的位移差大致相等的纸带，适当选取计数点，弄清楚所选的时间间隔 T 等于多少秒。 5在坐标纸上画 vt 图象时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图象尽量分布在较大的坐标平面内。,五、注意事项,题型一：对实验
7、过程的理解,例1. 在 “ 探究小车速度随时间变化规律 ” 的实验中，按照实验进行的先后顺序，将步骤的代号填在横线上_。 A把穿过打点计时器的纸带固定在小车的后面 B把打点计时器固定在长木板的没有滑轮的一端，并连好电路 C换上新的纸带，再重复做两次 D把长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面 E使小车停在靠近打点计时器处，接通电源，放开小车，让小车运动 F把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，另一端吊着合适的钩码 G断开电源，取出纸带,解析：正确的实验步骤是：把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的一端，并连好电路；把穿过打点计时器的纸带固定在小车的后面，把一条细绳
8、拴在小车上，细绳跨过定滑轮，另一端吊着合适的钩码；使小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，再放开小车，让小车运动；打完一条纸带，断开电源取下纸带，换上新的纸带；再重复做两次,答案：DBAFEGC,1一小球在桌面上从静止开始做加速直线运动 ，现用高速摄影机在同一底片上多次曝光，记录下小球每次曝光的位置，并将小球的位置编号。如图所示，1 位置恰为小球刚开始运动的瞬间，作为零时刻。摄影机连续两次曝光的时间间隔均相同，小球从 1 位置到 6 位置的运动过程中经过各位置的速度分别为 v10，v20.06 m/s，v3_m/s，v40.18 m/s，v5_m/s。在如图所示的坐标纸上作出小球的速度时间图象
9、(保留描点痕迹)。,答案：0.12 0.24 图见解析,解析: 如题图所示，x1x20.06 m， 而 v2 0.06/2T m/s0.06 m/s， 故 T0.5 s， 则 v3(x2x3 )/2T 0.12 m/s， 又x4x50.24 m， 则v5(x4x5)/2T 0.24 m/s。 其vt 图象如图所示。,2. 在 “ 探究小车速度随时间变化规律 ” 的实验中： (1) 电火花计时器正常工作时，其打点的周期取决于 ( )A交流电压的高低 B交流电的频率C墨粉纸盘的大小 D纸带的长度 (2) 下列操作中正确的有_。(填选项代号)A在释放小车前，小车要靠近打点计时器B打点计时器应放在长木
10、板的有滑轮一端C应先接通电源，后释放小车D电火花计时器应使用低压交流电源,(3) 如图所示为同一打点计时器在四条水平运动的纸带上打出的点，四条纸带的 a、b 间的间距相等，则 a、b 间的平均速度最小的是 ( ),答案：(1)B (2)AC (3)D,3关于 “ 探究小车速度随时间变化的规律 ” 的实验操作，下列说法中错误的是 ( )A长木板不能侧向倾斜，但可一端高一端低B在释放小车前，小车应靠近滑轮处C应先接通电源，待打点计时器开始打点后再释放小车D要在小车到达定滑轮前使小车停止运动,B,4在 “ 探究小车速度随时间变化规律 ” 实验中，下列方法中有助于减小实验误差的是 ( )A选取计数点，
11、把每打 5 个点的时间间隔作为一个时间单位B使小车运动的加速度尽量小些C舍去纸带上开始时密集的点，只利用点迹清晰、点间间隔适当的那一部分进行测量、计算D适当增加挂在细绳下钩码的个数,ACD,5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：,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，用公式 av/t 算出加速度B. 根据实验数据画出 vt 图象，量出其倾角 ，由公式 atan 求出加速度C. 根据实验数据画出 vt 图象，由图象上相距较远的两点所对应的速度、时间，用公式 a v/t 算出加速度D. 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,C,6某同学用打点计时器测量做匀加速直线运动物体的加速度，电源频率 f 50 Hz，在纸带上打出的点中，选出零点。每隔 4个点取 1个计数点。因保存不当，纸带被污染，如图所示，A、B、C、D是依次排列的 4个计数点，仅能读出其中 3个计数点到零点的距离：xA16.6 mm、xB126.5 mm、xD624.5 mm。,若无法再做实验，可由以上信息推知： (1) 相邻两计数点的时间间隔为_s； (2) 打 C 点时物体的速度大小为_m/s； (3) 物体的加速度大小为_(用xA、xB、xD和 f 表示)。,2.49,0.1,(xD 3xB+ 2xA )f 2/75,
