1实验探究小车速度随时间变化的规律

第二章第二章 匀变速直线运动的研究匀变速直线运动的研究 1 1 实实验验：探究小车速度随时间变化的：探究小车速度随时间变化的规律规律怎样探究物体速度的变化规律？怎样探究物体速度的变化规律？1.1.打点打点计时器可以测量什么物理量计时器可以测量什么物理量? ?2.2.通过通过打点计时器可以间接测量什么物理量？打点计时器可以间接测量什么物理量？两点间的平均速度两点间的平均速度某点的瞬时速度某点的瞬时速度加速度加速度时间时间3.3.怎样用图像表示速度？怎样用图像表示速度？【知识回顾【知识回顾】1.1.熟练使用打点计时器，会处理纸带并会求各点熟练使用打点计时器，会处理纸带并会求各点的瞬时速度。的瞬时速度。( (重点重点) )2.2.会设计表格并用表格处理数据。会设计表格并用表格处理数据。3.3.会用会用v-tv-t图像处理数据，并能描述运动的特点。图像处理数据，并能描述运动的特点。( (难点难点) )一、实验研究一、实验研究1.1.实验目的：实验目的： 利用打点纸带研究小车的运动情况，分析小车的利用打点纸带研究小车的运动情况，分析小车的速度随时间变化的规律。速度随时间变化的规律。2.2.实验原理：实验原理：利用纸带上的数据和第一章的方法求出通过各计利用纸带上的数据和第一章的方法求出通过各计数点的速度，再列表并作出数点的速度，再列表并作出v vt t图像，分析图像，分析v v与与t t的关系。的关系。3.3.实验器材：实验器材：特别提醒特别提醒: : 与电磁打点计时器不同，电火花计时与电磁打点计时器不同，电火花计时器使用交流电压器使用交流电压220V220V。电源电源 刻度尺刻度尺 导线导线钩码钩码小车小车细绳细绳纸带纸带打点计时器打点计时器一端附有定滑轮一端附有定滑轮的长木板的长木板4.4.实验步骤实验步骤 木板平放，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器木板平放，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定，连接好电路。固定，连接好电路。 穿纸带；挂钩码。穿纸带；挂钩码。 先接通电源，然后放开小车，让小车拖着纸带先接通电源，然后放开小车，让小车拖着纸带运动，打完一条后立即关闭电源。运动，打完一条后立即关闭电源。 更换纸带，重复做三次更换纸带，重复做三次。5.5.注意事项注意事项(1)(1)滑轮不能过高滑轮不能过高, ,细绳应与木板平行。细绳应与木板平行。(2)(2)小车应由紧靠打点计时器处开始释放，在撞击长小车应由紧靠打点计时器处开始释放，在撞击长木板末端前应让小车停止运动木板末端前应让小车停止运动, ,防止小车从木板上掉防止小车从木板上掉下来。下来。(3)(3)先接通电源，后让纸带运动。先接通电源，后让纸带运动。二、数据处理的方法二、数据处理的方法1 1选取纸带、确定计数点并进行测量选取纸带、确定计数点并进行测量(1)(1)在三条纸带中选择一条最清晰的纸带。在三条纸带中选择一条最清晰的纸带。(2)(2)为了便于测量，一般舍掉开头一些过于密集的为了便于测量，一般舍掉开头一些过于密集的点迹，找一个适当的点作计时起点点迹，找一个适当的点作计时起点(0(0点点) )。(3)(3)每每5 5个点个点( (相隔相隔0.1 s)0.1 s)取取1 1个计数点进行测量个计数点进行测量( (如如下图所示，相邻两点中间还有下图所示，相邻两点中间还有4 4个点未画出个点未画出) )。(2)(2)设计表格并记录相关数据设计表格并记录相关数据位置编号位置编号0 01 12 23 34 45 5时间时间t/st/s0 00.10.10.20.20.30.30.40.40.50.5距离距离x/mx/m瞬时速度瞬时速度v v/(m/(ms s1 1) )2.2.瞬时速度的计算瞬时速度的计算(1)(1)瞬时速度的求解方法：瞬时速度的求解方法：v v1 1=(x=(x1 1+x+x2 2)/2T , v)/2T , v2 2=(x=(x2 2+x+x3 3)/2T )/2T v vn nnn 1xx2T三、作出小车运动的速度三、作出小车运动的速度- -时间图像时间图像1.1.根据所得数据，选择合适的标度建立坐标系根据所得数据，选择合适的标度建立坐标系( (让图像尽量分布在坐标系平面的大部分面积让图像尽量分布在坐标系平面的大部分面积) )。2.2.描点：观察和思考点的分布规律。描点：观察和思考点的分布规律。3.3.拟合：从点的分布可以有很大把握地说这些点拟合：从点的分布可以有很大把握地说这些点应该在一条直线上，用直线拟合，让尽可能多的应该在一条直线上，用直线拟合，让尽可能多的点处在直线上，不在直线上的点应均匀地分布在点处在直线上，不在直线上的点应均匀地分布在直线两侧。直线两侧。例例1.1.在实验在实验“探究小车速度随时间变化的规律探究小车速度随时间变化的规律”中，我们采用的正确方法是中，我们采用的正确方法是( )( )A.A.舍掉开头过于紧密的点，找一个适当的点当作计舍掉开头过于紧密的点，找一个适当的点当作计时起点时起点B.B.为了实验精确，选取纸带上第一个点作计时起点为了实验精确，选取纸带上第一个点作计时起点C.C.每相邻计数点的时间间隔只能取每相邻计数点的时间间隔只能取0.1s0.1sD.D.每相邻计数点的时间间隔可视打点密度而定，取每相邻计数点的时间间隔可视打点密度而定，取0.02s 0.02s ，0.04s0.04s，nn0.02s0.02s均可均可ADAD通过本节课的学习，我们进一步掌握了通过本节课的学习，我们进一步掌握了打点计时打点计时器的使用方法和利用打点计时器研究物体运动的器的使用方法和利用打点计时器研究物体运动的方法；方法；通过纸带会计算通过纸带会计算 , ,并能并能在坐标纸上画出在坐标纸上画出物体的物体的 ，探究，探究小车速小车速度随时间变化的规律。度随时间变化的规律。 各个计数点的速度各个计数点的速度v-tv-t 图像图像1.1.关于计数点的下列说法中正确的是关于计数点的下列说法中正确的是( )( )A.A.用计数点进行测量计算，既方便，又可减小误差用计数点进行测量计算，既方便，又可减小误差B.B.相邻计数点间的时间间隔是相等的相邻计数点间的时间间隔是相等的 C.C.相邻计数点间的距离是相等的相邻计数点间的距离是相等的D.D.计数点是从计时器打出的实际点中选出来的，相计数点是从计时器打出的实际点中选出来的，相邻计数点间点迹的个数相等邻计数点间点迹的个数相等 ABD ABD2.2.在探究小车速度随时间变化规律的实验中，下列在探究小车速度随时间变化规律的实验中，下列哪些器材是本实验必需的？达到实验目的还需哪些哪些器材是本实验必需的？达到实验目的还需哪些器材？器材？打点计时器打点计时器 天平天平 低压直流电源低压直流电源 细绳细绳 纸带纸带 小车小车 钩码钩码 秒表秒表 一端有滑轮的长木板一端有滑轮的长木板答案：答案： 低压交流电源低压交流电源 刻度尺刻度尺3.3.为了计算加速度，合理的方法是为了计算加速度，合理的方法是( ) ( ) A A根据任意两计数点的速度用公式算出加速度根据任意两计数点的速度用公式算出加速度B B根据实验数据画出根据实验数据画出v v t t图，量出其倾角，由公图，量出其倾角，由公式式 = tan= tan求出加速度求出加速度C C根据实验数据画出根据实验数据画出v vt t 图，由图线上相距较远图，由图线上相距较远的两点所对应的速度、时间，用公式的两点所对应的速度、时间，用公式 算出加速度算出加速度D D依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度均值作为小车的加速度 tva/解析：解析：方法方法A A和方法和方法D D仅用两个计数点求加速度，偶仅用两个计数点求加速度，偶然误差较大。由于在物理图像中，两坐标轴的分度然误差较大。由于在物理图像中，两坐标轴的分度大小往往是不相等的，根据同一组数据，可以画出大小往往是不相等的，根据同一组数据，可以画出倾角不同的许多图线，方法倾角不同的许多图线，方法B B是错误的。正确的方法是错误的。正确的方法是根据图线找出不同时刻所对应的速度值，然后利是根据图线找出不同时刻所对应的速度值，然后利用公式算出加速度，即方法用公式算出加速度，即方法 C C。4 4下图是某同学在做匀变速直线运动实验中获得下图是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带。的一条纸带。(1)(1)已知打点计时器电源频率为已知打点计时器电源频率为50 Hz50 Hz，则纸带上打，则纸带上打相邻两点的时间间隔为相邻两点的时间间隔为_。(2)A(2)A、B B、C C、D D是纸带上四个计数点，每两个相邻是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出从图中读出计数点间有四个点没有画出从图中读出A A、B B两点两点间距间距x x_；C C点对应的速度是点对应的速度是_( (计算结果保留三位有效数字计算结果保留三位有效数字) )。答案：答案：(1)0.02 s(1)0.02 s(2)0.68 (2)0.68 0.72 cm0.72 cm0.100 m/s0.100 m/s我们每个人都应该有更多的同情和爱，比维持我们生存需要的多得多，我们应该把它分散给别人，追求是生命之光。