20-21版 實(shí)驗 探究小車速度隨時間變化的規(guī)律

1、第二章勻變速直線運(yùn)動的研究1實(shí)驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律1.進(jìn)一步練習(xí)使用打點(diǎn)計時器.2.會利用平均速度求瞬時速度.3.會利用vt圖像處理實(shí)驗數(shù)據(jù)，并由圖像計算小車的加速度和 判斷小車的運(yùn)動情況.學(xué)習(xí)目標(biāo)技能儲備精析典題隨堂演練內(nèi)容索引NEIRONGSUOYIN1.利用紙帶計算瞬時速度：以紙帶上某點(diǎn)為 取一小段位移，用這段位移的 表示這點(diǎn)的瞬時速度.2.用vt圖像表示小車的運(yùn)動情況：以速度v為 、時間t為 建立直角坐標(biāo)系，用描點(diǎn)法畫出小車的vt圖像，圖線的 表示加速度的大小，如果vt圖像是一條傾斜的直線，說明小車的速度是 的.一、實(shí)驗原理技能儲備中間時刻平均速度縱軸橫軸傾斜程度均勻變化打

2、點(diǎn)計時器(帶導(dǎo)線)、 、紙帶、一端帶有定滑輪的長鋁板、小車、細(xì)繩、槽碼、 、復(fù)寫紙、坐標(biāo)紙.二、實(shí)驗器材交變電源刻度尺1.如圖1所示，把一端帶有定滑輪的長鋁板平放在實(shí)驗桌上，并使滑輪伸出桌面.鋁板上放一個可以左右移動的小車，小車一端連接穿過打點(diǎn)計時器的紙帶，另一端連接繞過滑輪系有槽碼的細(xì)繩.三、實(shí)驗步驟圖12.把小車停在 (填“靠近”或“遠(yuǎn)離”)打點(diǎn)計時器的位置.先 ，后 (填“啟動打點(diǎn)計時器”或“放開小車”)，讓小車拖著紙帶運(yùn)動，打點(diǎn)計時器就在紙帶上打下一行小點(diǎn).隨后，立即關(guān)閉電源.3.換上新紙帶，并增減所掛槽碼(或在小車上放置重物)，重新操作兩次.靠近啟動打點(diǎn)計時器放開小車1.采集數(shù)據(jù)舍掉

3、紙帶開頭一些 的點(diǎn)，找一個適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)作為計時起點(diǎn).可選擇相隔0.1 s(或更短)的若干計數(shù)點(diǎn)進(jìn)行測量.如圖2所示，先測量出各個計數(shù)點(diǎn)到計時起點(diǎn)的距離：x1、x2、x3、x4、x5，再計算出相鄰的兩個計數(shù)點(diǎn)間的距離：x1x1，x2x2x1，x3x3x2，x4x4x3，x5x5x4，填入自己設(shè)計的表中.四、數(shù)據(jù)記錄圖2過于密集2.求各計數(shù)點(diǎn)的瞬時速度(1)各計數(shù)點(diǎn)對應(yīng)的瞬時速度用平均速度來代替，即v1 ，v2 ，T為相鄰兩個計數(shù)點(diǎn)間的時間間隔，若交流電源頻率為50 Hz，每5個點(diǎn)取一個計數(shù)點(diǎn)(中間隔4個點(diǎn))，則T0.1 s.(2)設(shè)計表格并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)位置編號0123456時間t/s00.10.20

4、.30.40.50.6v1/(ms1)v2/(ms1)v3/(ms1)1.在坐標(biāo)紙上建立直角坐標(biāo)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(biāo)系中描點(diǎn).五、數(shù)據(jù)分析圖32.畫一條直線，讓這條直線通過盡可能多的點(diǎn)，不在直線上的點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，偏差比較大的點(diǎn)忽略不計，如圖3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vt圖像求出小車運(yùn)動的加速度a .1.開始放開小車時，應(yīng)使小車 (填“靠近”或“遠(yuǎn)離”)打點(diǎn)計時器.2.先 ，等打點(diǎn)穩(wěn)定后，再 (填“啟動打點(diǎn)計時器”或“放開小車”).3.打點(diǎn)完畢，立即關(guān)閉電源.4.選取一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，舍掉開頭點(diǎn)跡密集

5、部分，選取適當(dāng)?shù)挠嫈?shù)點(diǎn)(注意計數(shù)點(diǎn)與計時點(diǎn)的區(qū)別)，弄清楚所選的時間間隔T等于多少.5.不要分段測量各段距離，應(yīng)盡可能地一次測量完畢(可統(tǒng)一量出各計數(shù)點(diǎn)到計時起點(diǎn)的距離).6.在坐標(biāo)紙上畫vt圖像時，注意坐標(biāo)軸單位長度的選取，應(yīng)使圖像大致布滿坐標(biāo)紙.六、注意事項靠近啟動打點(diǎn)計時器放開小車?yán)?在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實(shí)驗中，(1)下列給出的器材中，有一部分已經(jīng)選好了，請選出還需要的器材.A.電磁打點(diǎn)計時器B.天平C.低壓交變電源D.低壓直流電源E.細(xì)繩和紙帶F.槽碼和小車G.秒表 H.一端有滑輪的長鋁板.刻度尺選出的器材有AEFH，還需要_.一、實(shí)驗原理與操作精析典題C、I解析在本實(shí)

6、驗中，不需要測量小車和槽碼的質(zhì)量，因此不需要天平，電磁打點(diǎn)計時器使用的是低壓交變電源，因此不需要直流電源，同時電磁打點(diǎn)計時器記錄了小車的運(yùn)動時間，因此不需要秒表.測量點(diǎn)跡間的距離需要刻度尺，所以還需要的器材是：C、I.(2)某同學(xué)按照以下步驟進(jìn)行操作：A.換上紙帶重復(fù)做三次，選擇一條較為理想的紙帶；B.將電磁打點(diǎn)計時器固定在長鋁板上沒有滑輪的一端，接上電源；C.把小車停在靠近電磁打點(diǎn)計時器的地方，先放開小車，再啟動電磁打點(diǎn)計時器；D.斷開電源，取下紙帶；E.把一條細(xì)繩拴在小車前端，繩跨過滑輪掛上槽碼，把紙帶固定在小車后端并讓紙帶穿過電磁打點(diǎn)計時器.以上步驟有錯誤的是_(填步驟前的字母)，應(yīng)更正

7、為_；步驟合理的順序是_(填步驟前的字母).C先啟動電磁打點(diǎn)計時器，再放開小車BECDA解析以上步驟有錯誤的是C，應(yīng)先啟動電磁打點(diǎn)計時器，再放開小車.根據(jù)組裝器材、進(jìn)行實(shí)驗、數(shù)據(jù)處理的順序知，操作步驟順序為：BECDA.針對訓(xùn)練1(多選)(2019黃山市屯溪一中高一上期中)在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實(shí)驗中，下列方法有利于減小實(shí)驗誤差的是A.選取計數(shù)點(diǎn)，把每打5個點(diǎn)的時間間隔作為一個時間單位B.使小車運(yùn)動的加速度盡量小些C.舍去紙帶上開頭過于密集的點(diǎn)，利用點(diǎn)跡清晰、間隔適當(dāng)?shù)哪且徊糠诌M(jìn)行測量、計算D.適當(dāng)增加掛在細(xì)繩下槽碼的個數(shù)解析實(shí)驗中應(yīng)區(qū)別打點(diǎn)計時器打出的計時點(diǎn)與人為選取的計數(shù)點(diǎn)，

8、通常每隔4個計時點(diǎn)選1個計數(shù)點(diǎn)，這樣計數(shù)點(diǎn)間的距離大些，測量時相對誤差較小，A選項正確；小車的加速度應(yīng)適當(dāng)大些，在紙帶上計數(shù)點(diǎn)間的距離大，測量的相對誤差較小，B選項錯誤；舍去紙帶上開頭過于密集的點(diǎn)，利用點(diǎn)跡清晰、間隔適當(dāng)?shù)哪且徊糠诌M(jìn)行測量、計算，這樣測量的相對誤差較小，C選項正確；適當(dāng)增加掛在細(xì)繩下槽碼的個數(shù)，可以讓點(diǎn)的距離適當(dāng)大些，利于減小誤差，D選項正確.二、實(shí)驗數(shù)據(jù)處理例在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實(shí)驗中，打點(diǎn)計時器使用的交變電源的頻率為50 Hz，記錄小車運(yùn)動的一段紙帶如圖4所示，在紙帶上選取A、B、C、D、E、F六個計數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計數(shù)點(diǎn)之間還有四個點(diǎn)未畫出.圖4(1)由紙帶提

9、供的數(shù)據(jù)求出打下C、E兩點(diǎn)時小車的速度，填入下表：計數(shù)點(diǎn)序號BCDE計數(shù)點(diǎn)對應(yīng)的時刻t/s00.10.20.3打下計數(shù)點(diǎn)時小車的速度v/(ms1)0.250.450.350.55解析用一段很短時間內(nèi)的平均速度可替代中間時刻的瞬時速度，則(2)根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)，在圖5中作出小車運(yùn)動的vt圖線，分析可知小車速度隨時間變化的規(guī)律為_.圖5答案見解析圖見解析解析畫出的vt圖像應(yīng)為一條傾斜直線，如圖所示.小車運(yùn)動的vt圖像是一條傾斜的直線，說明小車速度隨時間均勻增加.(3)根據(jù)作出的vt圖線可得小車運(yùn)動的加速度為_ m/s2.1.0總結(jié)提升作vt圖像時，我們利用的是瞬時速度，但某一點(diǎn)的瞬時速度是難以測量

10、的，我們可以用一小段時間內(nèi)的平均速度表示該點(diǎn)的瞬時速度，紙帶上某點(diǎn)的瞬時速度等于該點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度.針對訓(xùn)練2(多選)在用打點(diǎn)計時器“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實(shí)驗中，下列關(guān)于作vt圖像的說法正確的是A.只要確定了vt圖像中的兩點(diǎn)，就可以得到小車運(yùn)動的vt圖像，因此，實(shí)驗只需要測出兩組數(shù)據(jù)B.作vt圖像時，所取的點(diǎn)越多，圖像就越準(zhǔn)確C.作出的vt圖線應(yīng)該通過所有的點(diǎn)，圖線彎折也可以D.對于偏離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)，說明誤差太大，應(yīng)舍去解析作vt圖像時，選取的點(diǎn)越多，作出的圖像就越準(zhǔn)確；誤差較大的點(diǎn)應(yīng)舍去，B、D正確.1.在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實(shí)驗中，下列說法正確的是A.小

11、車在槽碼的牽引下運(yùn)動時只需打一條紙帶，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理B.為使測量更為嚴(yán)謹(jǐn)，應(yīng)把打下的第一個點(diǎn)作為第一個測量點(diǎn)C.為了便于測量，應(yīng)舍掉開頭一些過于密集的點(diǎn)，找一個適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)作為計時起點(diǎn)D.兩相鄰計數(shù)點(diǎn)間的時間間隔必須是0.1 s123隨堂演練13解析小車在槽碼的牽引下運(yùn)動時，需要采用多次測量，打出多條紙帶，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，有利于減小誤差，故A錯誤；紙帶上開始時打的點(diǎn)比較密集，點(diǎn)距過小，測量誤差較大，故應(yīng)舍去，找一個適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)作為計時起點(diǎn)，故B錯誤，C正確；選取計數(shù)點(diǎn)，可增加測量距離，減小測量過程所產(chǎn)生的誤差，兩相鄰計數(shù)點(diǎn)間的時間間隔不一定取0.1 s，故D錯誤.22.在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律

12、”的實(shí)驗中，某同學(xué)得到一條用電火花計時器打下的紙帶如圖6甲所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G共7個計數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩個計數(shù)點(diǎn)間還有4個點(diǎn)圖中沒有畫出，電火花計時器接220 V、50 Hz交變電源.他經(jīng)過測量并計算得到電火花計時器在打B、C、D、E、F各點(diǎn)時小車的瞬時速度如下表：123對應(yīng)點(diǎn)BCDEF速度(m/s)0.1410.1850.2200.2540.301圖6(1)設(shè)電火花計時器的打點(diǎn)周期為T，計算vF的公式為vF_；對應(yīng)點(diǎn)BCDEF速度(m/s)0.1410.1850.2200.2540.301解析若時間較短，平均速度可代替中間時刻的瞬時速度，電火花計時器的打點(diǎn)周期為T，132(2)根據(jù)(1)中得到的數(shù)據(jù)，以A點(diǎn)對應(yīng)的時刻為t0，試在圖乙所示坐標(biāo)系中合理地選擇標(biāo)度，作出vt圖像.答案見解析圖13解析根據(jù)圖中數(shù)據(jù)，利用描點(diǎn)法作出圖像如圖：2(3)利用該圖像求得小車的加速度a_m/s2；(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)130.402(4)如果當(dāng)時電網(wǎng)中交變電流的電壓變成210 V，而做實(shí)驗的同學(xué)并不知道，那么加速度的測量值與實(shí)際值相比_(選填“偏大”“偏小”或“不變”).13不變解析電網(wǎng)電壓變化，并不改變打點(diǎn)的周期，故加速度的測量值與實(shí)際值相比不變.2對應(yīng)點(diǎn)BCDEF速度(m/