高中物理人教版必修第一册2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律 导学案

2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律学案学习目标：1.了解打点计时器的构造、原理和使用方法。2.学会使用打了点的纸带研究物体的运动情况。3.掌握的物理含义，知道怎样判断一个直线运动是否为匀变速直线运动。4.知道怎样利用匀变速运动的规律求某点的瞬时速度。5.理解和掌握通过打点纸带用逐差法、v-t图象求匀变速直线运动的加速度。学习重点：1•打点计时器的的使用。2.纸带上数据的处理。学习难点：对纸带的处理。主要内容：一、练习使用打点计时器1.实验原理电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，它的工作电压是4〜6V,电源频率是50Hz,它每隔0.02s打一次点。电火花计时器是利用火花放电在纸带上打出小孔而显示出点迹的计时仪器,使用220V交流电压,当电源频率为50Hz时,它每隔0.02s打一次点。如呆运动物体带动的纸带通过打点计时器，在纸带上打下的点就记录了物体运动的时间，纸带上的点子也相应地表示出了运动物体在不同时刻的位査，研究纸带上点子Z间的间隔，就可以了解在不同时间里，物体发生的位移和速度的人小及其变化，从而了解物体运动的情况。2.注意事项%1打点计时器在纸带上应打出轻重合适的小圆点，如遇到打出的是短横线，应调整一下振针距复写纸片的高度使Z增大一点。%1使用计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器稳定后，再释放纸带。%1释放物体前，应使物体停在靠近打点计时器的位直。%1使川电火花计时器时，应注意把两条口纸带正确穿好，墨粉纸盘夹在两纸带之间，使川电磁打点计时器时，应让纸带通过限位孔，压在复写纸下面。二、研究匀变速直线运动 1.实验冃的%1进一步熟悉怎样使川打点计时器。%1测定匀变速一肓线运动的加速度。2.实验原理%1理解和推得△SfT?%1用逐并法求加速度：设物体做匀变速玄线运动，加速度是/在各个连续相等时间T内的位移分别是S】、S2、S3……,则有S2-S1=S3-S2=-=S„-S„-i=AS=aT2,由上式可以得到:S厂SlS5-S2二S6-S3=3aT2,所以,测出各段位移si、S2、S3……用逐差法求出a严(S-SJ/3T2,a2=(S5-S2)/3aT2,as=(S6-S3)/3aT\再由al、a2>a3算出平均值a,就是所要测的加速度。%1v-t图象法求加速度3.注意事项(1)钩码的质量适当大一些，使绳对小年的拉力始终远大于小年所受的摩擦力，保证外力基本恒定。(2)调整滑轮架的角度，使小车的拉绳少长木板板面平行。(3)开始吋，应将小车位置摆」［•：,使纸带打拉绳的方向一致，且不「打点计吋器的限位孔边相摩擦。(4)先启动打点计时器，再释放小车，小车行至终点时切断电源或脉冲输出开关。(5)要防止钩码落地和小车跟定滑伦相撞。(6)选择一条理想的纸带，是指纸带上的点迹清晰，适当舍弃点子密集部分，适当选取计数点，弄清楚所选的吋间间隔T等于多少秒。4.实验步骤(1)把附有滑伦的长木板平放在实验桌上，并使滑伦伸岀桌而，把打点计时器固定在长木板上没冇滑轮的一端，连接好电路。 (1)把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上台适的钩码，把纸帯穿过打点计吋器并把它的一端固定在小车的后面。实验装置见图。(2)把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开小车，让小年运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点。换上新纸带，重复实验三次。(3)从三条纸带屮选择-•条比较理想的使用，舍掉开头的比较密集的点子，在后边便于测量的地方找-个开始点，我们把每打五次点的时间作为时间的单位，也就是T二0.02X5=0.Is,在选好的开始点下面标明0,在第六点下面标明1,在第卜一点下面标明2,在第十六点下面标明3……标明的点0,1,2,3……叫做记数点，两个相邻记数点间的距离分别是Si,S2,S3⑸测出六段位移S2,Sa,……0的长度，把测虽结果填入表中。(6)根据测量结果,利用前面的公式,计算出/、a2>as的值,注意T二0.02X5=ls。(1)求出①、32、加的平均值，它就是小车做匀变速直线运动的加速度。随堂练习1.一个做匀加速直线运动的物体，它在开始的两个连续相等的时间内所通过的位移分别是24m和64ni,已知时间间隔为4s,贝ij质点的加速度为,其初速度为。2.两木块从左向右运动，现用高速摄影机在同一底片上多次曝光，记录卜•木块每次曝光时的位置，如图，连续两次曝光的时间间隔是相等的，由图可知()□匚11111□□□111111111111111□1111□11111□□□□口[□□『1f2h『4z5z6hhBUhf6hA.在时刻Z2以及时刻才5两木块速度相同；B.在时刻九两木块速度相同；C.在时刻尤以及时刻力之间某瞬时两木块速度相同;D.在时刻卞以及时刻怎之间某瞬时两木块速度相同3.如图所示，某同学在做“研究匀I7变速直线运动”实验中，由打点计时r匸今］一j—f—|•\器得到表示小车运动过程的_条清晰——一一%%空J纸带，纸带上两相邻计数点的时间间隔为7^0.10s,其中S二7.05cm、$=7・68cm、$二&33cm、S二&95cm、S二9.61cm、&二10.26cm,则A点处瞬时速度的人小是m/s,小车运动的加速度计算表达式为，加速度的人小是m/s2(计算结果保留两位冇效数字)。4.把“探究小车速度随时间变化的规律”实验的操作步骤代号，按实验的合理顺序进行排列：操作顺序应是A.把穿过打点计时器的纸带固定在小车后而B.把打点计时器固定在附有滑轮的木板的一端，并连接好电路C.换上新纸带，重做实验 A.把附有滑轮的木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面B.使小车停在靠近打点计时器处C.接通电源，待打点计时器的振动达到稳定，防开小车，让小车开始运动G把一条细绳栓在小车上，细绳跨过滑轮，使细绳与木板平行，下而吊上适当的钩码1.如图所示为某次实验得到的一条纸带，从。点开始每5个点取一个测最点，分别为4、B、C、D、E、F,各点间距如图.①根据计算各点的瞬时速度，可得20ABFBEFSPferfeoo唱.78卡3.62十吋十5.18九？vA=m/s,vB=m/s,vc=m/s,vd=m/s,ve=m/s-%1在卜-页所示坐标屮作出小车的曲图象，根据图线求岀加速度a二m/s2%1将图线延长与纵轴相交，交点的速度是m/s,此速度的物理意义是%1根据，可判定小车做运动.答案：1.2.5,12.C(sd+*+»)—(比+*)qnQA°56/v123丿n©•3•v.oO?小9U.QH-9T24.DBAEGFCAx5.®V=一,0.16b0.239,0320,0.401,0.479②0.078Ar0.081③0.07—0.09,初速度④肓线，匀加速肓线