人教新課標(biāo)實驗探究小車速度隨時間變化的規(guī)律精講精練 市一等獎

課堂互動三點剖析一、操作技能的掌握是重點，有效減小實驗誤差是疑點實驗注意事項(1)打點計時器紙帶限位孔要與長木板縱軸位置對齊再固定在長木板上，使紙帶、小車、拉線和定滑輪在一條直線上．要選擇在木板上運動不跑偏或跑偏較小的小車．(2)小車的加速度應(yīng)大一些，可以減少長度的測量誤差，加速度大小以能在約50cm的紙帶上取出7—8個清晰的計數(shù)點為宜．小車另一端所掛的鉤碼個數(shù)要適當(dāng)，避免加速度過大而使紙帶上打的點太少，或者加速度太小，使各段位移無多大區(qū)別．(3)在紙帶后面平整地安裝好紙帶，使小車運動時保持紙帶與木板平行，減小摩擦力影響．調(diào)整滑輪高度，使小車的拉繩與板面平行，減小拉力的變化，小車運動要平穩(wěn)．(4)使用電火花計時器時，應(yīng)注意把兩條白紙帶正確穿好，墨粉紙盤夾在兩紙帶之間；使用電磁打點計時器時，應(yīng)讓紙帶通過限位孔，壓在復(fù)寫紙下面．（5）釋放物體前，應(yīng)使物體停在靠近打點計時器的位置．開啟電源，待打點計時器工作穩(wěn)定后釋放小車．同時，用手在滑輪一端準(zhǔn)備接住小車，防止鉤碼落地和小車跟定滑輪相撞．實驗結(jié)束，先關(guān)閉電源后再取下紙帶．（6）打點計時器在紙帶上如打出的是短橫線，應(yīng)增大振針距復(fù)寫紙片的高度．（7）選取計數(shù)點時可去掉紙帶上剛開始密集的部分，一般隔5個計時點選取一個計數(shù)點，則每兩個計數(shù)點的時間間隔為T＝s．二、實驗數(shù)據(jù)的處理既是重點又是難點1．進行數(shù)據(jù)處理選擇每隔5個點作為一個計數(shù)點，這樣相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔T就是s（電源頻率為50Hz）．量出各計數(shù)點左右兩計時點（注意計數(shù)點與計時點的區(qū)別）間的距離，計算平均速度，用此平均速度代替相關(guān)計數(shù)點的瞬時速度，填入表格內(nèi)．2．描繪速度圖象為了探究小車的運動規(guī)律，以時間為橫軸、以速度為縱軸建立直角坐標(biāo)系，然后根據(jù)實驗表格中的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中一一描點．仔細觀察這些點的分布情況，發(fā)現(xiàn)這些點都大致落在一條直線上．我們可以大膽地猜測，如果沒有實驗誤差，這些點應(yīng)該落在一條直線上．因此，我們可以用一條直線去“擬合”這些點，即讓所畫的直線連接盡可能多的點，不能連接的點應(yīng)貼近分布在該直線的兩側(cè)，并使兩側(cè)點數(shù)大致相同．這就畫出了小車運動的速度圖象．在作圖時，用一條曲線（包括直線）去擬合數(shù)據(jù)點，即所畫曲線要盡可能貼近數(shù)據(jù)點，并使兩側(cè)點數(shù)大致相同，從而使每個有意義的數(shù)據(jù)點都發(fā)揮了作用，取數(shù)群的平均位置減少了測量的偶然誤差．圖象能形象直觀地反映物理量間的函數(shù)關(guān)系，從圖象上還能求得相應(yīng)的物理量．因而，運用圖象探究物理規(guī)律，這是物理學(xué)常用的一種研究方法．3．探究運動規(guī)律小車的速度圖象是一條傾斜的直線．小車的速度在不斷增大，而且在相等的時間里速度的變化量是相等的，即小車的加速度保持恒定．因而，小車做的是勻加速直線運動．三、對紙帶信息的進一步討論（1）小車做勻變速直線運動的必要條件：圖2-1-2圖2-1-2表示實驗打出的紙帶，O、A、B、C、D、E、F……為每隔時間t選定的一系列計數(shù)點．我們可以認為OA、AB、……各段的平均速度就等于這些段所對應(yīng)時間的中間時刻的瞬時速度，即v1==,v2==,……,vn==xnt，故：a1====.同理：a2=,……an=因小車做勻變速直線運動，則a1=a2=…=an=a，即有：Δx=x2-x1=x3-x2=…=xn-xn-1=at2.因此，小車做勻變速直線運動的必要條件是：小車在各個連續(xù)相等時間內(nèi)的位移差都相等．(2)小車的加速度計算求得：a1=,a2=……a5=.各個擊破【例1】關(guān)于打點計時器的使用，下列說法中正確的是（）A.打點計時器一般使用4V—6V的直流電源B.安放紙帶時，應(yīng)把紙帶放在復(fù)寫紙的上面C.開始釋放小車時，應(yīng)使小車靠近打點計時器D.最好在接通電源的同時，放開小車解析：(1)打點計時器是一種使用4V—6V交流電源的計時儀器，它是靠通電線圈的磁場與永久磁鐵相互作用使振動片做周期性振動而打點計時的，故必須接低壓交流電源．(2)復(fù)寫紙應(yīng)安放在紙帶的上面，要求在紙帶運動時，復(fù)寫紙繞定位軸轉(zhuǎn)動，這樣才能打出清晰的點．(3)釋放小車時，應(yīng)使小車靠近打點計時器，這樣才能在紙帶上50cm長度內(nèi)清楚地取出7—8個計數(shù)點(以每打五個點作為一個計數(shù)點)．(4)應(yīng)先接通電源，待打點計時器打點穩(wěn)定后，再釋放小車．答案：C【例2】在實驗中，對于減小實驗誤差來說，下列方法有益的是（）A．把每打五個點的時間間隔作為一個時間單位來選取計數(shù)點B．使小車運動的加速度盡量小些C．舍去紙帶上密集的點，只利用點跡清晰、點間間隔適當(dāng)?shù)哪且徊糠诌M行測量、計算D．選用各處平整程度、光滑程度相同的長木板做實驗解析：選取計數(shù)點可以使用于測量和計算的相鄰點間的間隔增大，在用直尺測量這些點間的間隔時，在一次測量絕對誤差基本相同的情況下，相對誤差較小，因此A選項正確．在此實驗中，如果小車運動的加速度過小，打出的點子很密，長度測量的相對誤差較大，測量準(zhǔn)確度會降低．因此使小車的加速度略大一些較好，如果每五個點取一個計數(shù)點，那么以能在紙帶上50cm長度內(nèi)清楚地取出7—8個計數(shù)點為宜.C項保證了選點的正常.D項是物體做勻變速直線運動的前提．答案：ACD【例3】甲、乙、丙三位同學(xué)在用毫米刻度尺測量兩點距離時得出數(shù)據(jù)分別是：cm、cm、cm.請問哪一個同學(xué)的測量是正確的?解析：毫米刻度尺最小刻度為毫米，測量時還須估讀，即讀出毫米之后還須再估讀一位數(shù)，以毫米為單位小數(shù)點后還應(yīng)有一位，以厘米為單位時，小數(shù)點后應(yīng)有兩位．答案：乙同學(xué)正確．溫馨提示：在利用一些測量儀器測量時，需要估讀的一定要估讀，切不可隨意寫一數(shù)字就以為正確．【例4】在研究勻變速直線運動的實驗中，算出小車經(jīng)各計數(shù)點的瞬時的速度如下：計數(shù)點序號123456計數(shù)點對應(yīng)的時刻(s)通過計數(shù)點的速度(cm/s)(1)為了計算加速度，合理的方法是（）A．根據(jù)任意兩計數(shù)點的速度公式，用a＝Δv/Δt算加速度B．根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出v-t圖，量出其傾角，由公式a＝tanα求加速度C．根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出v-t圖，由圖上相距較遠的兩點，由a＝Δv/Δt求aD．依次算出通過連續(xù)兩計數(shù)點間的加速度，算出其平均值作小車的加速度(2)由上表中給出的數(shù)據(jù)，用作圖法求其加速度．解析：（1）①方法A雖能求出其加速度，由于只利用了其中的兩組數(shù)據(jù)，偶然誤差較大，方法D也具有方法A相同的缺點，如a1＝(v2-v1)/T，a2＝(v3-v2)/T，……，a5＝(v6-v5)/T，求平均值時，a=(v6-v1)/5T，只用了v6和v1兩組數(shù)據(jù)．②作圖法是求物體加速度的一個行之有效的方法，具有減小偶然誤差的效果，但方法B也是不可用的，因兩坐標(biāo)軸的分度大小往往是不相等的，也就是說同一組數(shù)據(jù)，可以畫出許多傾角不同的圖線，再加上測量角度時測量誤差較大，故不能被采用，常用方法C求其加速度．(2)由上表中給出的數(shù)據(jù)，用作圖法求其加速度．具體作法如下：①由表中給出的數(shù)據(jù)選好標(biāo)度；②描點，用“·”“×”或“Δ”表示；③用直線把描的點連起來，使所描的點盡可能在直線上或?qū)ΨQ地分布在兩旁，個別離直線較遠的點應(yīng)舍去；④選圖線中相距較遠的兩點由a＝Δv/Δt求加速度，如圖2-1-1虛線所示，則a＝(150-50)/cm/s2＝244cm/s2＝m/s2．圖2-1-1答案：（1）C（2）m/s2溫馨提示：圖象便于處理大量數(shù)據(jù)，尋找規(guī)律，要體會其程序和注意點．【例5】在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中，得到記錄紙帶如圖2-1-3所示，圖中的點為計數(shù)點，在每兩相鄰的計數(shù)點間還有4個點沒有畫出，則小車運動的加速度為(單位：m/s2)（）圖2-1-3解析：在此題中，每5個點取一個計數(shù)點，所以每相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔為T＝s．由圖可知，任意兩個連續(xù)相等的時間間隔T內(nèi)的位移之差為：Δx=cm=m，由公式Δx＝aT2有：a＝＝m/s2＝m/s2．答案：B綜合運用如圖2-1-4所示，紙帶上A、B、C、D、E、F、G為計數(shù)點，每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點沒有畫出，由圖可知紙帶的加速度等于_____________________，在打D點時紙帶的速度為_____________________．(圖中表示各計數(shù)點與第一個點的距離)圖2-1-4解析：設(shè)A、B與B、C等各相鄰計數(shù)點間的距離，依次為x1、x2、x3……由圖中給出的數(shù)據(jù)，則有：x1＝（）cm＝cm,x2＝