實(shí)驗(yàn)探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律省賽一等獎(jiǎng)

第二章勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究第1節(jié)：實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律復(fù)習(xí)：1。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以直接測(cè)量什么物理量？位移時(shí)間（打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是測(cè)量位移與時(shí)間的儀器）位移（用刻度尺測(cè)量）；時(shí)間（）2。通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶可以間接求什么物理量？可以求兩點(diǎn)間的平均速度→某點(diǎn)的瞬時(shí)速度→加速度。例在如圖的紙帶中求出2—4之間的加速度。

問題思考實(shí)驗(yàn)室如何獲得較簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)？如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)？需要哪些器材？設(shè)計(jì)試驗(yàn)?zāi)康模禾骄啃≤囁俣入S時(shí)間運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。①一端附有滑輪的長(zhǎng)木板；②小車；③帶小鉤的細(xì)線；④25g的鉤碼3個(gè)，也可以用50g的鉤碼。或用沙子和小桶代替鉤碼，用彈簧秤或天平稱量⑤打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；⑥紙帶；⑦刻度尺；⑧低壓學(xué)生電源、導(dǎo)線。實(shí)驗(yàn)器材：一

、

實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮推鞑模憾實(shí)驗(yàn)步驟⑴木板平放，并使滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定，連接好電路⑵穿紙帶；掛鉤碼。⑶先接通電源，然后放開小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打完一條后立即關(guān)閉電源。⑷換紙帶，加鉤碼，再做一次三`實(shí)驗(yàn)注意點(diǎn)1．固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)讓限位孔處在長(zhǎng)木板的中央位置。2．滑輪不能過高,細(xì)繩應(yīng)與木板平行3．小車應(yīng)由緊靠打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處開始釋放，在撞擊長(zhǎng)木板末端前應(yīng)讓小車停止運(yùn)動(dòng),防止小車從板上掉下來。4．先接通電源，后讓紙帶運(yùn)動(dòng)。5．打點(diǎn)結(jié)束后立即關(guān)閉電源。四`紙帶分析怎樣分析和選取紙帶上的點(diǎn)開頭過于密集的點(diǎn)舍掉，從清楚的點(diǎn)開始,每五個(gè)間隔取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，）；比較：每隔5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的不同。取七個(gè)點(diǎn)，標(biāo)號(hào)0，1，2，3，4，5，6如何計(jì)算所取點(diǎn)的速度？平均速度→瞬時(shí)速度（如何測(cè)△）如何設(shè)計(jì)表格記錄數(shù)據(jù)？（2）紙帶的選取與測(cè)量點(diǎn)的選?。簭娜龡l紙帶中選取較理想的紙帶，舍去點(diǎn)跡密集的部分；在后邊便于測(cè)量的地方找一個(gè)開始點(diǎn)作為起點(diǎn)，再往后選取“測(cè)量點(diǎn)”。測(cè)量點(diǎn)的選取一般用連續(xù)打5個(gè)點(diǎn)的時(shí)間作為時(shí)間單位，即T=01s。四處理數(shù)據(jù)

（1）由于小車做變速運(yùn)動(dòng)，因此要選取較短時(shí)間求平均速度，此時(shí)的平均速度與瞬時(shí)速度幾乎相同，方法是：以待求點(diǎn)為中間時(shí)刻，測(cè)出相鄰的前后計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的位移x1和x2，則（3）測(cè)量與數(shù)據(jù)收集：用毫米刻度尺測(cè)量每相鄰兩測(cè)量點(diǎn)間的距離，填表并計(jì)算瞬時(shí)速度。1、列表法。位置012345時(shí)間/s0v1/ms-1v2/ms-1五`數(shù)據(jù)處理1、列表法。2、圖象法（v-t圖象）：①根據(jù)所得數(shù)據(jù)，選擇合適的標(biāo)度建系（圖象盡量分布在坐標(biāo)系平面的大部分面積）②根據(jù)所得數(shù)據(jù)確定點(diǎn)的位置,觀察和思考點(diǎn)的分布規(guī)律。③“擬合”圖象：從點(diǎn)的分布可以有很大把握地說這些點(diǎn)應(yīng)該在一條直線上，畫出一條直線，讓盡可能多的點(diǎn)處在這條直線上，其余均勻分布在直線兩邊，去掉偏差太大的點(diǎn)。01234567t/10-1sv/m·s-11.00.80.60.40.2思考①為什么畫出的是一條直線？②若某個(gè)點(diǎn)明顯偏離直線，可能是什么原因及怎樣處理？③從圖上可以看出小車的速度隨時(shí)間怎樣變化？六

試驗(yàn)結(jié)論：1。小車的速度隨時(shí)間的增加而均勻增加2。小車速度隨時(shí)間逐漸增大；3。相同時(shí)間里，速度增量相同；4。若初速為0，速度與時(shí)間成正比……。。。。。。【例1】在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電的頻率為50H，記錄小車運(yùn)動(dòng)的紙帶如圖2-1-2所示，在紙帶上選擇0、1、2、3、4、5共6個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出，紙帶旁并排放著帶有最小分度為毫米的刻度尺，零刻度線跟“0”計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)齊，由圖可以讀出三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)1、3、5跟0點(diǎn)的距離填入下列表格中（1）填表：

（2）計(jì)算小車通過計(jì)數(shù)點(diǎn)“2”的瞬時(shí)速度公式為v2=___________以d1、d2及相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間時(shí)間T來表示代入得v2=_______m/s。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）距離d1d2d3測(cè)量值/cmv2=(d2-d1)/2T0.211.205.4012.00【解析】（1）用毫米刻度尺測(cè)量紙帶上各計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離時(shí)，盡量一次性測(cè)量完畢，注意到最小精確度為毫米，讀數(shù)時(shí)要估讀到毫米后一位，即d1=120cm，d2=540cm，d3=1200cm。（2）計(jì)數(shù)點(diǎn)“2”的瞬時(shí)速度v2可用計(jì)數(shù)點(diǎn)“1”和“3”間的平均速度來代替。即v2=d2-d1/2T，代入數(shù)據(jù)得v2=021m/s。【評(píng)析】1用mm刻度尺測(cè)量各計(jì)數(shù)點(diǎn)到計(jì)數(shù)點(diǎn)O的距離時(shí)，要注意讀數(shù)的有效數(shù)字位數(shù)，當(dāng)以mm為單位時(shí)，讀數(shù)保留到小數(shù)點(diǎn)后第一位，本題以cm為單位，讀數(shù)要保留到小數(shù)點(diǎn)后第2位。（2）密切注意相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T，在本題中，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間“還有四個(gè)打點(diǎn)”，故T=5×002s=01s。小球做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的頻閃照片如圖2-1-3所示。已知頻閃周期T=0.1s，小球相鄰位置的間距（由照片中的刻度尺量得）分別為ＯＡ＝6.51cm，AB=5.59cm，BC=4.70cm，CD=3.80cm，DE=2.89cm，ＥＦ＝2.00cm小球在位置Ａ?xí)r的速度大小vA=______m/s；小球運(yùn)動(dòng)的加速度大小a=_______m/s2。1圖2-1-30.90.605【例2】在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，如圖2-1-4所示為一次記錄小車運(yùn)動(dòng)情況的紙帶，圖中A、B、C、D、E為相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔Ｔ＝0.1ｓ。

⑴根據(jù)__________計(jì)算各點(diǎn)瞬時(shí)速度，且

vD＝______m/s，vC＝_______m/s，

vB＝________m/s。

⑵在圖2-1-5所示坐標(biāo)系中作出小車的v－ｔ圖象，并根據(jù)圖象求出a＝____________。

⑶將圖線延長(zhǎng)與縱軸相交，交點(diǎn)的速度是__________，此速度的物理意義是________________。圖2-1-5圖2-1-4【評(píng)析】作v-t圖象時(shí)，要標(biāo)明縱軸和橫軸對(duì)應(yīng)的字母、單位、坐標(biāo)原點(diǎn)和標(biāo)度。在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源的頻率為50H，記錄了小車運(yùn)動(dòng)的一段紙帶如圖2-1-７所示，在紙帶上選擇A、B、C、D、E、F六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出。（1）由紙帶提供的數(shù)據(jù)求出打下C、E點(diǎn)時(shí)小車的速度，填入下表：2根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)，在圖2-1-8中作出小車運(yùn)動(dòng)的v-t圖線；（3）根據(jù)作出的v-t圖線可得小車運(yùn)動(dòng)的加速度為__________m/s2。2圖2-1-７圖2-1-8計(jì)數(shù)點(diǎn)序號(hào)BCDE計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻t/s00.10.20.3通過計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車的速度v/(m·s-1)0.250.45如圖0.350.551鉤碼的個(gè)數(shù)決定小車所受的牽引力，小車在不同牽引力作用下的運(yùn)動(dòng)不同，若鉤碼