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1实验：探究小车速度随时间变化的规律,第二章匀变速直线运动的研究,内容索引,技能储备 明确原理 提炼方法,题型演练 学以致用 实训演练,达标检测 检测评价 达标过关,技能储备,一、实验原理 1.利用纸带计算瞬时速度：以纸带上某点为中间时刻取一小段位移，用这段位移的 表示这点的瞬时速度. 2.用vt图象表示小车的运动情况：以速度v为 、时间t为 建立直角坐标系，用描点法画出小车的vt图象，图线的 表示加速度的大小，如果vt图象是一条倾斜的直线，说明小车的速度是 的. 二、实验器材 打点计时器、 、纸带、一端附有定滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、 、坐标纸、复写纸.,平均速度,纵轴,横轴,倾斜程度,均匀变化,交流电源,刻度尺,三、实验步骤 1.如图1所示，把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，打点计时器固定在长木板没有滑轮的一端，连接好电路.,图1,2.把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下面挂上适当的钩码，把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端连在小车的后面. 3.把小车停在 打点计时器的位置，先 ，后 (填“接通电源”或“释放小车”)，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一行小点，随后立即关闭电源. 4.换上新纸带，重复操作两次.,靠近,接通电源,释放小车,四、数据处理 1.采集数据 如图2所示，一般不是直接测量相邻两个计数点间的距离，而是先测量出各个计数点到计时零点的距离x1、x2、x3、x4、x5，再计算出相邻的两个计数点的距离.x1x1，x2x2x1，x3x3x2，x4x4x3，x5x5x4.,图2,2.求解速度 (1)各计数点对应的瞬时速度用平均速度来代替，即 T为相邻两个计数点间的时间间隔，若交流电源频率为50 Hz，每5个点取一个计数点(中间隔4个点)，则T0.1 s. (2)设计表格并记录相关数据,3.作出小车运动的vt图象 (1)定标度：坐标轴的标度选取要合理，应使图象大致布满坐标纸. (2)描点：在坐标纸上描出各个坐标点的位置. (3)连线：用一条平滑的曲线或直线“拟合”这些点. 4.分析数据并求出加速度 (1)如果画出的vt图象是一条倾斜的直线，说明小车做速度均匀变化的直线运动. 表示开始计时时小车的速度初速度. (2)求出小车的加速度 在vt图象上任意取两个间隔较远的点(这两个点不一定是我们表格中已 测得的点)，找出它们的坐标值，然后把它们的坐标值代入公式a 中求 出加速度，即用图线的 求加速度.,图象和纵轴的交点,斜率,五、注意事项 1.开始释放小车时，应使小车 (填“靠近”或“远离”)打点计时器. 2.先 ，等打点稳定后，再 (填“接通电源”或“释放小车”). 3.选取一条点迹清晰的纸带，舍掉开头点迹密集部分，选取适当的计数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的时间间隔T等于多少. 4.在坐标纸上画vt图象时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图象大致布满坐标纸.,靠近,接通电源,释放小车,题型演练,一、实验器材和操作,例1某同学按图3所示装置做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验.,图3,答案,解析,(1)图中仪器A叫做_计时器，使用220 V_电源(选填“交流”或“直流”)，释放小车前，小车应停在_(填“靠近”或“远离”)仪器A的位置.,电火花,交流,靠近,解析题图中仪器A叫做电火花计时器，使用220 V交流电源，实验过程中，放开小车前，小车要靠近打点计时器；,(2)使用打点计时器来分析小车运动情况的实验中，有以下基本步骤： A.松开纸带让小车带着纸带运动 B.穿好纸带 C.把计时器固定好 D.接通电源，进行打点 以上步骤的正确顺序是_.,答案,解析,CBDA,解析使用打点计时器来分析小车运动情况的实验中，基本步骤为：先把计时器固定好，穿好纸带，再接通电源，进行打点，之后松开纸带让小车带着纸带运动，故正确的顺序是CBDA.,例2在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图4所示为一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点(A点为第一个点)，相邻计数点间的时间间隔T0.1 s.,二、实验数据处理,答案,解析,图4,(1)根据_计算各点的瞬时速度，则vD_m/s，vC_m/s，vB_m/s.,某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度,3.90 2.64 1.38,解析若时间较短，则这段时间内的平均速度可以代替中间时刻的瞬时速度. D点的瞬时速度,C点的瞬时速度,B点的瞬时速度,(2)在如图5所示坐标系中画出小车的vt图线，并根据图线求出a_.,解析由上述数据画出小车的vt图象如图所示，,图5,12.6 m/s2,答案见解析图,答案,解析,(3)将图线延长与纵轴相交，交点的速度的物理意义：_ _.,解析将图线延长后，与纵轴的交点的速度表示零时刻小车经过A点的速度大小.,答案,解析,表示零时刻小车,经过A点的速度大小,1.处理纸带时，一定要分清计时点和计数点，搞清计数点之间的时间间隔T. 2.利用极限思想将平均值过渡到瞬时值是物理学中常用的方法.纸带上某点的瞬时速度等于该点前、后相邻两点间的平均速度. 3.标度的选择要结合数据及其分布特点制定，以使图象在坐标系中合理分布，大小适中.,达标检测,1.(实验器材和操作)在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下列说法正确的是 A.小车在钩码的牵引下运动时只需打一条纸带，然后进行数据处理 B.为使测量更为严谨，应把打下的第一个点作为第一个测量点 C.为了便于测量，应舍掉开头一些过于密集的点，找一个适当的点当作 计时起点 D.两相邻计数点间的时间间隔必须是0.1 s,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,解析小车在钩码的牵引下运动时，需要采用多次测量，打出多条纸带，进行数据处理，有利于减小误差，故A错误； 纸带上开始时打的点比较密集，点距过小，测量误差较大，故应舍去，找一个适当的点当作计时起点，故B错误，C正确； 选取计数点，可增加测量距离，减小测量过程所产生的误差，两相邻计数点间的时间间隔不一定取0.1 s，故D错误.,1,2,3,4,5,6,7,2.(实验器材和操作)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，某同学进行了以下实验操作步骤，试找出其中错误和遗漏的步骤(遗漏步骤已编上序号G). A.拉住小车，将小车移到靠近打点计时器的一端后，放开小车，再接通 电源 B.将打点计时器固定在长木板无滑轮的一端，并接好电路 C.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面挂上适当的钩码 D.取下纸带，再断开电源 E.将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔 F.从所打的纸带中选取理想的纸带进行测量分析,1,2,3,4,5,6,7,错误和遗漏： _； _； G._； 正确的步骤顺序为_.,答案,1,2,3,4,5,6,7,A中应先接通电源，再放开小车,D中应先断开电源，再取下纸带,换上新纸带，重复操作两次,BECADGF,解析实验中可以每隔任意相同数量的点选取一个计数点，A对； 使用刻度尺测量长度时，要进行估读，B对； 作vt图象时，应使尽量多的点落在线上，离线较远的点舍弃，C错； 处理数据时，常选择公式法和图象法，D对.,3.(实验数据的处理)在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下列说法不正确的是 A.纸带上可以每隔任意相同数量的点选取一个计数点 B.使用刻度尺测量长度时，要进行估读 C.作vt图象时，所描曲线必须经过每一个点 D.在数据处理时，常用公式法和图象法,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,为了算出小车的加速度，最好的方法是 A.根据任意两个计数点的速度，用公式a 算出加速度 B.依次算出连续两个计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度 C.根据实验数据画出vt图象，量出其倾角，由公式atan 算出加速度 D.根据实验数据画出vt图象，由图象上任意两点所对应的速度，用公 式a 算出加速度,1,2,3,4,4.(实验数据的处理)在“探究小车加速度随时间变化的规律”中，算出各计数点的瞬时速度如下表：,答案,解析,5,6,7,1,2,3,4,5,6,7,解析根据任意两个计数点的速度，用公式a 算出加速度，偶然误差较大.依次算出连续两个计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度，实际上只用到了首尾两个计数点的速度数据，中间各点的速度数据在计算中因相互抵消而丢失了，偶然误差也较大.用图象法处理实验数据是减小偶然误差的最好方法，但不能量角度算正切值求加速度，因为纵轴与横轴的标度不统一.故正确答案为D.,解析刻度尺的读数规则估读到最小刻度的下一位.由毫米刻度尺的刻度可知d25.40 cm，d312.00 cm.最后一位“0”必须有.,5.(实验数据的处理)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，用打点周期为0.02 s的计时器记录小车运动的纸带如图6所示，在纸带上选择0、1、2、3、4、5共6个计数点，相邻两计数点之间还有四个点未画出，纸带旁并排放着带有最小分度为毫米的刻度尺，零刻度线跟“0”计数点对齐.由图可以读出三个计数点1、3、5跟0点的距离d1、d2、d3.,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,图6,(1)读出距离：d11.20 cm，d2_cm，d3_cm.,5.40,12.00,(2)计算小车通过计数点“2”的瞬时速度v2_m/s；(结果保留两位有效数字),答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,0.21,解析小车通过计数点“2”的瞬时速度可用“1”、“3”间的平均速度表示，打点周期为0.02 s，相邻两计数点之间还有四个点未画出，则计数点之间的时间间隔T0.1 s，v2 0.21 m/s.,(3)小车的加速度大小a_m/s2.(结果保留两位有效数字),答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,0.60,6.(实验数据处理)(2018浙江91高中联盟联考)某同学用如图7甲所示器材探究小车速度随时间变化的规律，实验中得到如图乙所示纸带，在纸带上确定出A、B、C、D、E、F共6个计数点，其中计数点F在图乙中未显示.,答案,1,2,3,4,5,6,7,图7,(1)下列说法正确的是_. A.释放小车前，小车应置于靠近滑轮处 B.图示电火花计时器所需电源为6 V交流电 C.需先接通计时器电源，再让小车运动 D.若遇停电，可改用蓄电池给计时器供电,C,(2)计数点B对应的刻度尺读数为_mm； (3)计数点B对应小车速度大小为_m/s.(已知该实验中所用交流电源的频率为50 Hz),答案,1,2,3,4,5,6,7,(4)实验测得计数点C、D、E对应小车速度分别为vC0.350 m/s、vD0.398 m/s、vE0.443 m/s，以打A点开始计时，在图8坐标中作出小车的vt图，并根据图线求出小车运动的加速度a_m/s2.,图8,33.0(32.533.2),0.303(0.3010.305),0.48(0.450.55),答案如图所示,7.(实验数据处理)某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出0、1、2、3、4、5、6共7个测量点.其中相邻点间的距离如图9所示，每两个相邻的测量点之间的时间间隔为0.1 s，则：,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,图9,(1)根据纸带上各个测量点间的距离，某同学已将1、2、3、5点对应的瞬时速度进行计算并填入表中，请你将4点对应的瞬时速度填入表中.(要求保留三位有效数字).,0.314,1,2,3,4,5,6,7,(2)以打0点时开始计时，在图10所示直角坐标系中画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线.,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,图10,答案见解析图,解析描点作图,(3)由图象求小车的加速度a.(保留三位有效数字),答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,答案0.495 m/s2,
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