2019-2020年新教材高中物理第2章1實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律教案

1、學必求其心得，業(yè)必貴于專精1實驗:探究小車速度隨時間變化的規(guī)律學習目標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v t圖像處理實驗數(shù)據(jù),并據(jù)此判斷物體的運動性質(zhì)4。能根據(jù)實驗數(shù)據(jù)求加速度一、實驗原理與方法1利用打點計時器所打紙帶的信息,代入計算式vn,即用以n點為中心的一小段時間間隔的平均速度代替n點的瞬時速度2用描點法作出小車的v。t圖像,根據(jù)圖像的形狀判斷小車的運動性質(zhì)若所得圖像為一條傾斜直線,則表明小車做勻變速直線運動3利用vt圖像求出小車的加速度二、實驗器材打點計時器、一端附有定滑輪的長木板、小車、紙帶、細繩、鉤碼、刻度尺、導線、交流電源三、實驗步驟1如圖所示,

2、把一端附有滑輪的長木板放在實驗桌上,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把一條細繩拴在小車上，使細繩跨過滑輪，下邊掛上鉤碼，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處,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列小點4換上新的紙帶，重復實驗兩次5增減所掛鉤碼,按以上步驟再做兩次實驗四、數(shù)據(jù)處理1表格法(1）從幾條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶，舍掉開始一些比較密集的點，在后面便于測量的地方找一個點,作為計數(shù)始點，以后依次每五個點取一個計數(shù)點，并標明0、1、2、3、4、，如圖所示(2）依次測出01、

3、02、03、04、的距離x1、x2、x3、x4、，填入表中位置123456長度x1x2x3x4x5x6各段長度021324354657時間間隔v/(ms1)(3）1、2、3、4、各點的瞬時速度分別為：v1、v2、v3、v4、。將計算得出的各點的速度填入表中（4)根據(jù)表格中的數(shù)據(jù),分析速度隨時間變化的規(guī)律2圖像法（1）在坐標紙上建立直角坐標系,橫軸表示時間，縱軸表示速度,并根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)在坐標系中描點(2）畫一條直線，讓這條直線通過盡可能多的點，不在線上的點均勻分布在直線的兩側(cè)，偏差比較大的點忽略不計，如圖所示(3）觀察所得到的直線，分析物體的速度隨時間的變化規(guī)律（4)根據(jù)所畫v。t圖像求出小

4、車運動的加速度a。五、誤差分析1木板的粗糙程度不同，摩擦不均勻2根據(jù)紙帶測量的位移有誤差，從而計算出的瞬時速度有誤差3作v。t圖像時單位選擇不合適或人為作圖不準確帶來誤差六、注意事項1開始釋放小車時，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打點完畢，立即斷開電源4選取一條點跡清晰的紙帶，適當舍棄點密集部分，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5要防止鉤碼落地，避免小車跟滑輪相碰,當小車到達滑輪前及時用手按住6要區(qū)分打點計時器打出的計時點和人為選取的計數(shù)點，一般在紙帶上每隔4個點取一個計數(shù)點，即時間間隔為t0。1 s.7在坐標紙上畫v.

5、t圖像時,注意坐標軸單位長度的選取，應(yīng)使圖像盡量分布在較大的坐標平面內(nèi).【例1】在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，用打點計時器在紙帶上打的點記錄了小車的運動情況某同學做此實驗時的步驟如下:a拉住紙帶，把小車停在靠近打點計時器的位置，放開紙帶，再接通電源；b將打點計時器固定在長木板上；c把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，下面掛上適當?shù)你^碼；d小車停止運動后,直接取下紙帶;e將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔；f換上新紙帶，再重復操作兩次，然后從各紙帶中選取一條點跡清晰的進行測量并數(shù)據(jù)處理其中錯誤或遺漏的步驟有_;_.將以上步驟完善后，其合理的順序為_解析a中應(yīng)先接通電源

6、,再放開紙帶;d中取紙帶前應(yīng)先斷開電源實驗步驟合理的順序為becadf.答案a中應(yīng)先接通電源，再放開紙帶d中取紙帶前應(yīng)先斷開電源becadf【例2】在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，如圖所示為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(a點為第一個點)，相鄰計數(shù)點間的時間間隔t0。1 s。（1)根據(jù)_計算各點的瞬時速度，則vd_m/s,vc_m/s，vb_m/s。(2)在如圖所示坐標系中畫出小車的v .t圖線，并根據(jù)圖線求出a_.（3)將圖線延長與縱軸相交，交點的物理意義:_。解析(1)若時間較短，平均速度可以代替中間時刻的瞬時速度d點的瞬時速度vd cm/s3

7、90 cm/s3.90 m/sc點的瞬時速度vc cm/s264 cm/s2。64 m/sb點的瞬時速度vb cm/s138 cm/s1。38 m/s。(2）由上述數(shù)據(jù)畫出小車的v 。t圖像如圖所示，由圖線的斜率可求得它的加速度a12.6 m/s2。（3)將圖線延長后，與縱軸的交點的速度表示零時刻小車經(jīng)過a點的速度大小答案(1)某段較短時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度3。902。641.38(2）圖像見解析圖12.6 m/s2(3）表示小車經(jīng)過a點的速度大小(1)處理紙帶時，一定要分清計時點和計數(shù)點，搞清計數(shù)點之間的時間間隔t。(2)利用極限思想將平均值過渡到瞬時值是物理學中常用的方法.

8、紙帶上某點的瞬時速度等于以此為中心的前、后相鄰兩點間的平均速度。(3)標度的選擇要結(jié)合數(shù)據(jù)及其分布特點制定，以使圖像在坐標系中合理分布，大小適中.1在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，下列說法中正確的是（）a長木板一定要水平擺放b使用刻度尺測量長度時，不必估讀c使用刻度尺測量長度時，要估讀到分度值的下一位d作v。t圖像時，所描線必須經(jīng)過每一個點c實驗過程中，一般長木板應(yīng)平放，不能側(cè)向傾斜，但適當一端高一端低,也是可以的，a錯誤使用刻度尺測長度時,需要估讀到分度值的下一位，b錯誤,c正確作vt圖像時,若各點與直線擬合，則作直線并使直線經(jīng)過盡量多的點,不在直線上的點，分布在直線兩側(cè)，d錯誤

9、2（多選)一小球在水平桌面上做直線運動,用照相機對著小球每隔0.1 s拍照一次，得到一幅頻閃照片，用刻度尺量得照片上小球各位置如圖所示，已知照片與實物的比例為110,則（)a圖中對應(yīng)的小球在通過8 cm距離內(nèi)的平均速度是2 m/sb圖中對應(yīng)的小球在通過8 cm距離內(nèi)的平均速度是1。6 m/sc圖中對應(yīng)的小球通過6 cm處的瞬時速度是2.5 m/sd圖中對應(yīng)的小球通過6 cm處的瞬時速度是2 m/sad小球在通過8 cm距離內(nèi)的平均速度 cm/s200 cm/s2 m/s,a對，b錯可以認為小球通過6 cm處的瞬時速度等于相鄰兩點間的平均速度v200 cm/s2 m/s,c錯，d對3打點計時器使

10、用的交流電源頻率為50 hz，在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律的實驗中,若交流電源的頻率變小了而未被發(fā)現(xiàn)，則測得小車的速度值與真實值比較將()a偏大b偏小c無影響 d無法判斷a打點計時器打點的頻率是由電源的頻率決定的，且打點的頻率等于電源的頻率當交流電源的頻率為50 hz時，打點計時器每隔0.02 s打一個點；當交流電源的頻率低于50 hz時，打點計時器打點的時間間隔將大于0。02 s，計算速度時如果仍按0.02 s計算，由v可知,因測量值t小于真實值,故導致測量出的速度值大于真實值4(多選)在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，得到如圖所示的紙帶,其中a、b、c、d、e、f、g為計數(shù)點

11、，相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔為t，x1、x2、x3、x4、x5、x6分別為ab、bc、cd、de、ef、fg間的位移，下列可用來準確計算d點小車速度的表達式是（)a。 b。c. d。bc可用來計算d點小車速度的表達式有和，但比更準確一些5如圖所示是某同學用手水平地拉動紙帶通過打點計時器后（電源頻率為50 hz）得到的紙帶，從a點通過計時器到d點通過計時器歷時_ s，位移為_ m,這段時間內(nèi)的平均速度為_ m/s，bc段的平均速度為_ m/s，f點的瞬時速度可以粗略地認為是_m/s.(平均速度和瞬時速度的結(jié)果保留三位有效數(shù)字）解析從a點通過計時器到d點通過計時器歷時0.1 s，位移為0。0760 m,這段時間內(nèi)的平均速度為ad m/s0.760 m/s,bc段的平均速度為bc m/s0.950 m/s，f點的瞬時速度可以粗略地認為是bc段的平均速度，即大小是0.950 m/s.答案0.10。07600.7600.9500。9506做直線運動的小車，牽引一條通過打點計時器的紙帶，交流電源的頻率是50 hz，由紙帶上打出的某一個點開始，每5個點剪下一段紙帶,如圖所示，每一小段紙帶的一端與x軸重合,兩邊與y軸平行，將紙帶貼在坐標系中（1）仔細研究圖，找出小車在連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之間存在的關(guān)系；(2）設(shè)t0.1 s，請畫出該小車的vt圖像；（3）根據(jù)圖像求小車的加速度解析(