人教版必修第一冊第二章1實驗探究小車速度隨時間變化的規(guī)律學案

1實驗:探究小車速度隨時間變化的規(guī)律［學習目標］.知道實驗目的，說出實驗中各器材的作用，正確安裝器材并進行實驗操作。.會選擇點跡清晰的紙帶，標出合理的計數(shù)點，會近似計算各計數(shù)點的瞬時速度。.能建立標度合適的v-t坐標系,并正確地描點,能擬合圖像中的點,作出v-t圖像,能根據(jù)圖像判斷小車速度隨時間變化的特點。.經(jīng)歷從提出問題到實驗設計，獲取數(shù)據(jù)，再擬合圖像，獲得結(jié)論，體會科學探究的過程。一、實驗原理按如圖所示的裝置，利用打點計時器在紙帶上打出的一系列的點，來探究小車速度隨時間變化的規(guī)律。二、實驗器材電火花計時器（或電磁打點計時器）、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細繩、槽碼、刻度尺、導線、220V交流電（或?qū)W生電源）、復寫紙等。三、實驗步驟.按照實驗原理圖中的實驗裝置,把打點計時器固定在長木板無滑輪的一端,接好電源。.把一細繩系在小車上,細繩繞過滑輪，下端掛合適的槽碼，紙帶穿過打點計時器，固定在小車后面。.把小車停在靠近打點計時器的位置,接通電源,放開小車。.小車運動一段時間后，斷開電源,取下紙帶。.換紙帶重復三次實驗,選擇一條比較理想的紙帶進行測量分析。四、數(shù)據(jù)處理.對紙帶進行測量及計算⑴從紙帶中選取便于測量的點作為計數(shù)起始點，以后依次每5個（或少于5個）點取一個計數(shù)點，并標明0、1、2、3、4、5、…，測量各計數(shù)點到0點的距離Xi、X2、X3、X.］、X5、…。⑵分別計算出與所求點相鄰的兩計數(shù)點之間的距離AX尸Xi,AX2=X2-X1,△X3=X3-X2,△X4=X4-X3,△X5=X5-X4,如圖所示。⑶各計數(shù)點對應的瞬時速度用平均速度來代替，即v產(chǎn)空產(chǎn)、V小竺聯(lián)、…（其中T為相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔,若每5個點取一個計數(shù)點,則T=0.1s,填入表格中標有“w”的一行）。⑷同理,計算增減槽碼后兩次實驗的速度,分別填入表格中標有和“V3”的兩行內(nèi)。位置編號012345???時間t/sVi/(m?s-1)v2/(m?s1)v3/(m?s-1).作出小車運動的v-1圖像⑴定標度:坐標軸的標度選取要合理,應使圖像大致布滿坐標紙。(2)描點:在坐標紙上描出“vj一行中各個坐標點的位置。⑶連線:用一條平滑的曲線或直線“擬合”這些點，讓這條線通過盡可能多的點,不在線上的點大致均勻分布在曲線的兩側(cè)。作出v-t圖像。(4)同理，作出V2-t圖像、V3-t圖像。.數(shù)據(jù)分析如果畫出的v-t圖像是一條傾斜的直線,說明小車做速度均勻變化的直線運動，圖像和縱軸的交點表示開始計時時小車的速度一一初速度。五、誤差分析產(chǎn)生原因減小方法偶然根據(jù)紙帶測量的位測量各計數(shù)點到起始點的距離,而不是直誤移有誤差接測量相鄰計數(shù)點間的距離差系統(tǒng)長木板的粗糙程度盡量選用粗糙程度均勻的長木板誤不完全相同差六、注意事項.牽引小車的槽碼個數(shù)要適當，以免加速度過大而使紙帶上的點太少,或者加速度太小,而使各段位移差別不大,使誤差增大。.開始釋放小車時,應使小車靠近打點計時器。.先接通電源,等打點穩(wěn)定后,再釋放小車。.打點完畢,立即關(guān)閉電源。當小車到達滑輪前及時用手按住,避免小車跟滑輪相碰。.為了便于測量,舍掉紙帶開頭點跡密集部分,選取適當?shù)挠嫈?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To.畫v-t圖像時，注意坐標軸單位長度的選取,應使圖像大致布滿坐標紙。類型一器材選擇與實驗操作［典例1］某同學在做“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗時,由于他的同伴不太明確該實驗的目的及原理，他從實驗室里借取了如下器材：⑴上面圖片中哪些器材是多余的：（請回答儀器名稱）。（多選）⑵某同學做此實驗時步驟如下：A.將小車移至靠近打點計時器處,放開小車,再接通電源B.將打點計時器固定在長木板上,并接好電路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)牟鄞aD.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，重復操作三次，然后從各紙帶中選取一條清晰的進行數(shù)據(jù)處理其中錯誤或遺漏的步驟有和。（只需填序號）（3）將（2）中的步驟完善后，合理的順序是。解析：(1)實驗中不需要測質(zhì)量，故不需要天平；所用打點計時器是電火花計時器,故不需要學生電源。⑵其中錯誤或遺漏的步驟有:A.應該先接通電源,然后再釋放小車,這樣可以保持打點的穩(wěn)定以及提高紙帶的利用率，盡量多在紙帶上打點;D.在結(jié)束后應先斷開電源再取走紙帶。⑶實驗步驟要遵循先安裝器材后進行實驗的原則，故正確的操作步驟為BECADFo答案：(1)天平、學生電源(2)AD(3)BECADF類型二實驗數(shù)據(jù)處理［典例2］在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，如圖甲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T=0.1so(1)根據(jù)計算各點的瞬時速度，則vD=m/s,vc=m/s,vB=m/so⑵在如圖乙所示坐標系中畫出小車的v-t圖線。乙⑶將圖線延長與縱軸相交，交點的物理意義是O解析：(1)根據(jù)時間較短時,某段時間內(nèi)的平均速度可以代替其間某時刻的瞬時速度,可得D點的瞬時速度xCE(105.60-27.60)xl0-2mn八八/

C點的瞬時速度Vc-^=2.64m/s,_%BD(60.30-7.50)x10Vc-^=2.64m/s,2T2x0.isB點的瞬時速度_XAc_27.60X10-2_XAc_27.60X10-2Vr2T2X0.IS=1.38m/so⑶將圖線延長后，與縱軸交點的對應速度表示零時刻小車經(jīng)過A點的速度大小。答案：(1)見解析3.902.641.38⑵圖見解析⑶表示零時刻小車經(jīng)過A點的速度大小數(shù)據(jù)處理的規(guī)范要求(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