第1節(jié)《實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律》上課用

1、. . . 第二章第二章 勻變速直線運動的研究勻變速直線運動的研究第一節(jié)第一節(jié) 實驗：探究小車速度隨時間實驗：探究小車速度隨時間 變化的規(guī)律變化的規(guī)律. . . 復習回顧復習回顧時間、位移時間、位移1. 打點計時器可以直接測量什么物理量打點計時器可以直接測量什么物理量?2. 通過打點計時器可以間接測量什么物理量？通過打點計時器可以間接測量什么物理量？兩點間的平均速度兩點間的平均速度某點的瞬時速度某點的瞬時速度加速度加速度. . . 一、實驗目的一、實驗目的1用打點計時器研究小車在重物牽引下的運動。用打點計時器研究小車在重物牽引下的運動。2探究小車速度隨時間變化的規(guī)律。探究小車速度隨時間變化的規(guī)

2、律。二、實驗原理二、實驗原理1求紙帶上某點跡瞬時速度一般用一小段時間內的平均求紙帶上某點跡瞬時速度一般用一小段時間內的平均速度代替。速度代替。2 v t 圖象上，圖線的傾斜程度表示加速度的大小，圖象上，圖線的傾斜程度表示加速度的大小，根據紙帶上求出的各點的瞬時速度在根據紙帶上求出的各點的瞬時速度在 vt 圖象上作出圖圖象上作出圖象，求出加速度，說明物體所做的運動。象，求出加速度，說明物體所做的運動。. . . 低壓交流電源，刻度尺低壓交流電源，刻度尺鉤碼鉤碼小車小車細繩細繩紙帶紙帶打點計時器打點計時器一端附有定滑一端附有定滑輪的長木板輪的長木板三、實驗器材三、實驗器材復寫紙片復寫紙片. . .

3、 四、實驗步驟四、實驗步驟1如圖所示，把附有滑輪的長木板放在實驗桌上，并使滑如圖所示，把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。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。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

4、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，帶上打下一列小點，打完一條紙帶后立即關閉電源打完一條紙帶后立即關閉電源4換上新的紙帶，重復實驗兩次。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。增減所掛鉤碼，按以上步驟再做兩次實驗。. . . 0.10s0.10s過于密集過于密集/ /不清晰的點不清晰的點問題問題1：怎樣分析和選取紙帶上的點？：怎樣分析和選取紙帶上的點？. . . 例：求例：求3這個計數(shù)點的速度：這個計數(shù)點的速度： x 4 -x 2v3 = v24 = = 2tx 24 2tt為多少為多少?x x1 1x x2 2x x3 3x x4 4x

5、x5 5問題問題2：如何計算出所取點的瞬時速度？：如何計算出所取點的瞬時速度？TxxTxxVnnnnn22111. . . 小車的瞬時速度隨時間增大而增大。小車的瞬時速度隨時間增大而增大。思考思考:小車的具體運動規(guī)律是什么小車的具體運動規(guī)律是什么?- - 0.201 0.280 0.432 0.355 0.512 同理，可求出另外兩條紙帶的情況同理，可求出另外兩條紙帶的情況. . . 2圖象法圖象法(1) 在坐標紙上建立直角坐標系，橫軸表示時間，縱軸表示在坐標紙上建立直角坐標系，橫軸表示時間，縱軸表示速度，并根據表格中的數(shù)據在坐標系中描點。速度，并根據表格中的數(shù)據在坐標系中描點。(2) 畫一條

6、直線畫一條直線 ，讓這條直線通過盡可，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能多的點，不在線上的點均勻分布在直線的兩側，偏差比較大的點忽略不計，線的兩側，偏差比較大的點忽略不計，如圖所示。如圖所示。(3) 觀察所得到的直線，分析物體的速觀察所得到的直線，分析物體的速度隨時間的變化規(guī)律。度隨時間的變化規(guī)律。(4) 據所畫據所畫 vt 圖象求出其斜率，就是小車運動的加速度。圖象求出其斜率，就是小車運動的加速度。. . . 取任意兩組數(shù)據求出取任意兩組數(shù)據求出v 和和t ，然后代，然后代 入入 求解。求解。在在v t 圖象上取一段時間圖象上取一段時間t（盡量取（盡量取 大一些），找出大

7、一些），找出t 對應的對應的v ，代入，代入 求解。求解。（畫圖時讓不在直線上的點盡可能等量地（畫圖時讓不在直線上的點盡可能等量地分布在直線兩側，就是為了使偏大或偏小分布在直線兩側，就是為了使偏大或偏小的誤差盡可能地抵消，所以圖象也是減小的誤差盡可能地抵消，所以圖象也是減小誤差的一種手段，也就是說應該用圖象上誤差的一種手段，也就是說應該用圖象上的點，而不是用實驗所得到的數(shù)據）的點，而不是用實驗所得到的數(shù)據）哪一種方哪一種方法更好？法更好？va = tva = t. . . 0.10.20.30.40.50.6t/so0.100.200.300.40v/(m/s)與縱軸的與縱軸的交點是什交點是什

8、么意思？么意思？如何求加如何求加速度？速度？t=0.4st=0.4sV=？2/5 . 04 . 0/2 . 0smssmatV0.2m/s. . . 推論：做勻變速直線運動的物體，在任意兩個連續(xù)相等的時間推論：做勻變速直線運動的物體，在任意兩個連續(xù)相等的時間T內內，位移之差是一個恒量：，位移之差是一個恒量：xxnxn-1 1aT2，擴展：，擴展：xm-xn=(m-n)aT2應用：分析紙帶時常用此方法及規(guī)律應用：分析紙帶時常用此方法及規(guī)律(1)(1)判斷物體是否做勻變速直線運動判斷物體是否做勻變速直線運動(2)(2)逐差法求加速度逐差法求加速度 如果物體做勻變速直線運動，即如果物體做勻變速直線運

9、動，即a恒定，則恒定，則x為一為一恒量，這一結論反過來也成立，即如果所打紙帶在任恒量，這一結論反過來也成立，即如果所打紙帶在任意兩個相鄰相等時間內位移差相等，則說明物體做勻意兩個相鄰相等時間內位移差相等，則說明物體做勻變速直線運動。變速直線運動。 為了減小偶然誤差為了減小偶然誤差. . . 如果紙帶上測得連續(xù)如果紙帶上測得連續(xù)6個相同時間個相同時間T內的位移內的位移x1、x2、x3、x6，如圖所示。如圖所示。則則 x4x1（4-14-1）aT2 23 3aT2 2 x5x2（5-25-2）aT2 23 3aT2 2 x6x3（6-36-3）aT2 23 3aT2 2. . . 小車的速度隨時間

10、均勻增加所以小車做勻加速直線運動實驗結論. . . 1固定打點計時器時應讓限位孔處在長木板的中央與滑輪固定打點計時器時應讓限位孔處在長木板的中央與滑輪共線位置?；啿荒苓^高共線位置?；啿荒苓^高 , 使細繩與木板平行。使細繩與木板平行。2先接通電源，等打點穩(wěn)定后先接通電源，等打點穩(wěn)定后 , 再釋放小車。打點完畢再釋放小車。打點完畢 ，立即斷開電源。立即斷開電源。3開始釋放小車時，應使小車靠近打點計時器。要防止鉤開始釋放小車時，應使小車靠近打點計時器。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。手按住。4選取一條點跡清晰且連

11、續(xù)相等時間內的位移差大致相等選取一條點跡清晰且連續(xù)相等時間內的位移差大致相等的紙帶，適當選取計數(shù)點，弄清楚所選的時間間隔的紙帶，適當選取計數(shù)點，弄清楚所選的時間間隔 T 等于等于多少秒。多少秒。5在坐標紙上畫在坐標紙上畫 vt 圖象時，注意坐標軸單位長度的選取圖象時，注意坐標軸單位長度的選取，應使圖象盡量分布在較大的坐標平面內。，應使圖象盡量分布在較大的坐標平面內。五、注意事項五、注意事項. . . 題型一：對實驗過程的理解題型一：對實驗過程的理解例例1. 在在 “ 探究小車速度隨時間變化規(guī)律探究小車速度隨時間變化規(guī)律 ” 的實驗中，按照實的實驗中，按照實驗進行的先后順序，將步驟的代號填在橫線

12、上驗進行的先后順序，將步驟的代號填在橫線上_。A把穿過打點計時器的紙帶固定在小車的后面把穿過打點計時器的紙帶固定在小車的后面B把打點計時器固定在長木板的沒有滑輪的一端，并連好把打點計時器固定在長木板的沒有滑輪的一端，并連好電路電路C換上新的紙帶，再重復做兩次換上新的紙帶，再重復做兩次D把長木板平放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面把長木板平放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面E使小車停在靠近打點計時器處，接通電源，放開小車，使小車停在靠近打點計時器處，接通電源，放開小車，讓小車運動讓小車運動F把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，另一端吊著合把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，另一端吊著合適的鉤碼適的鉤

13、碼G斷開電源，取出紙帶斷開電源，取出紙帶. . . 解析：正確的實驗步驟是：把長木板平放在實驗桌上，并解析：正確的實驗步驟是：把長木板平放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面；把打點計時器固定在長木板的一端，并使滑輪伸出桌面；把打點計時器固定在長木板的一端，并連好電路；把穿過打點計時器的紙帶固定在小車的后面，連好電路；把穿過打點計時器的紙帶固定在小車的后面，把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，另一端吊著合把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，另一端吊著合適的鉤碼；使小車停在靠近打點計時器處，先接通電源，適的鉤碼；使小車停在靠近打點計時器處，先接通電源，再放開小車，讓小車運動；打完一條紙帶，斷開電源取

14、下再放開小車，讓小車運動；打完一條紙帶，斷開電源取下紙帶，換上新的紙帶；再重復做兩次紙帶，換上新的紙帶；再重復做兩次答案：答案：DBAFEGC. . . 1一小球在桌面上從靜止開始做加速直線運動一小球在桌面上從靜止開始做加速直線運動 ，現(xiàn)用高速，現(xiàn)用高速攝影機在同一底片上多次曝光，記錄下小球每次曝光的位置攝影機在同一底片上多次曝光，記錄下小球每次曝光的位置，并將小球的位置編號。如圖所示，并將小球的位置編號。如圖所示，1 位置恰為小球剛開始位置恰為小球剛開始運動的瞬間，作為零時刻。攝影機連續(xù)兩次曝光的時間間隔運動的瞬間，作為零時刻。攝影機連續(xù)兩次曝光的時間間隔均相同，小球從均相同，小球從 1 位

15、置到位置到 6 位置的運動過程中經過各位置的位置的運動過程中經過各位置的速度分別為速度分別為 v10，v20.06 m/s，v3_m/s，v40.18 m/s，v5_m/s。在如圖所示的坐標紙上作出。在如圖所示的坐標紙上作出小球的速度小球的速度時間圖象時間圖象(保留描點痕跡保留描點痕跡)。. . . 答案：答案：0.120.24圖見解析圖見解析解析解析: 如題圖所示，如題圖所示，x1x20.06 m，而而 v2 0.06/2T m/s0.06 m/s，故故 T0.5 s，則則 v3(x2x3 )/2T 0.12 m/s，又又x4x50.24 m，則則v5(x4x5)/2T 0.24 m/s。其

16、其vt 圖象如圖所示。圖象如圖所示。. . . 2. 在在 “ 探究小車速度隨時間變化規(guī)律探究小車速度隨時間變化規(guī)律 ” 的實驗中：的實驗中：(1) 電火花計時器正常工作時，其打點的周期取決于電火花計時器正常工作時，其打點的周期取決于 () A交流電壓的高低交流電壓的高低B交流電的頻率交流電的頻率 C墨粉紙盤的大小墨粉紙盤的大小 D紙帶的長度紙帶的長度(2) 下列操作中正確的有下列操作中正確的有_。(填選項代號填選項代號) A在釋放小車前，小車要靠近打點計時器在釋放小車前，小車要靠近打點計時器 B打點計時器應放在長木板的有滑輪一端打點計時器應放在長木板的有滑輪一端 C應先接通電源，后釋放小車應

17、先接通電源，后釋放小車 D電火花計時器應使用低壓交流電源電火花計時器應使用低壓交流電源. . . (3) 如圖所示為同一打點計時器在四條水平運動的紙帶上如圖所示為同一打點計時器在四條水平運動的紙帶上打出的點，四條紙帶的打出的點，四條紙帶的 a、b 間的間距相等，則間的間距相等，則 a、b 間的間的平均速度最小的是平均速度最小的是 ()答案：答案：(1)B(2)AC(3)D. . . 3關于關于 “ 探究小車速度隨時間變化的規(guī)律探究小車速度隨時間變化的規(guī)律 ” 的實驗操的實驗操作，下列說法中錯誤的是作，下列說法中錯誤的是 () A長木板不能側向傾斜，但可一端高一端低長木板不能側向傾斜，但可一端高

18、一端低 B在釋放小車前，小車應靠近滑輪處在釋放小車前，小車應靠近滑輪處 C應先接通電源，待打點計時器開始打點后再釋放應先接通電源，待打點計時器開始打點后再釋放小車小車 D要在小車到達定滑輪前使小車停止運動要在小車到達定滑輪前使小車停止運動B. . . 4在在 “ 探究小車速度隨時間變化規(guī)律探究小車速度隨時間變化規(guī)律 ” 實驗中，下列方實驗中，下列方法中有助于減小實驗誤差的是法中有助于減小實驗誤差的是 ( ) A選取計數(shù)點，把每打選取計數(shù)點，把每打 5 個點的時間間隔作為一個時個點的時間間隔作為一個時間單位間單位 B使小車運動的加速度盡量小些使小車運動的加速度盡量小些 C舍去紙帶上開始時密集的點

19、，只利用點跡清晰、點舍去紙帶上開始時密集的點，只利用點跡清晰、點間間隔適當?shù)哪且徊糠诌M行測量、計算間間隔適當?shù)哪且徊糠诌M行測量、計算 D適當增加掛在細繩下鉤碼的個數(shù)適當增加掛在細繩下鉤碼的個數(shù)ACD. . . 5在研究勻變速直線運動的實驗中，算出小車經過各計數(shù)點在研究勻變速直線運動的實驗中，算出小車經過各計數(shù)點的瞬時速度如下：的瞬時速度如下：計數(shù)點序號計數(shù)點序號123456對應的時刻對應的時刻/s0.100.200.300.400.500.60對應的速度對應的速度/(cms1)44.062.081.0100.0110.0為了計算加速度，合理的方法是為了計算加速度，合理的方法是 () A. 根據任意兩計數(shù)點的速度，用公式根據任意兩計數(shù)點的速度，用公式 av/t 算出加速度算出加速度 B. 根據實驗數(shù)據畫出根據實驗數(shù)據畫出 v