【MeiWei_81重点借鉴文档】实验:探究小车速度随时间变化的规律【学习目标】 1.进一步练习使用打点计时器并会利用平均速度求瞬时速度2.会利用vt图象处理实验数据3.尝试用vt图象表示运动规律.【课前预习案】1.实验原理:由纸带还可以间接测量瞬时速度,方法是以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.实验器材:打点计时器、、纸带、一端附有滑轮的长木板、小车、细绳、、、坐标纸.3.用vt图象表示小车的运动情况:以速度v为纵轴、时间t为建立直角坐标系,把小车不同时刻的速度进行,然后用(包括直线)连接这些点.【课堂探究案】一、实验步骤1.如图211所示,把一端附有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2112.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,并把纸带的另一端固定在小车的后面.3.把小车停在打点计时器处,先接通电源,后释放小车,让小车拖着纸带运动,打点计时器就在纸带上打下一系列小点,随后立即关闭电源.4.换上新纸带,重复实验三次.二、数据处理1.表格法(1)从几条纸带选择一条点迹最清晰的.舍掉开头一些过于密集的点迹,找一个适当的点当作计时起点(0点),每5个点(相隔0.1s)取一个计数点进行测量,如图212所示(相邻两点间还有四个点未画出).标明0、1、2、3、4…,测量各计数点到0点的距离R,并记录填入表中.图212【MeiWei_81重点借鉴文档】
【MeiWei_81重点借鉴文档】(2)分别计算出相邻的两计数点之间的距离R1、R2、R3….(3)利用一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度,即vn=.例如,图中计数点4的速度v4=.并将求得的各计数点1、2、3、4、5的瞬时速度,填入上面的表格中.(4)根据表格的数据,分析速度随时间怎么变化.2.图象法(1)在坐标纸上建立直角坐标系,横轴表示时间,纵轴表示速度,并根据表格中的数据在坐标系中描点(2)画一条直线,让这条直线通过尽可能多的点,不在线上的点均匀分布在直线的两侧,偏差比较大的点忽略不计,如图213所示.图213(3)观察所得到的直线,分析物体的速度随时间的变化规律.(4)根据画出的vt图象求出小车运动的加速度a=.三、注意事项1.开始释放小车时,应使小车靠近打点计时器.2.先接通电源,等打点稳定后,再释放小车.3.打点完毕,立即断开电源.4.选取一条点迹清晰的纸带,适当舍弃点迹密集部分,适当选取计数点(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.5.要逐次测量各段距离,应尽可能地一次测量完毕.6.在坐标纸上画vt图象时,注意坐标轴单位长度的选取,应使图象尽量分布在坐标平面中央.【MeiWei_81重点借鉴文档】
【MeiWei_81重点借鉴文档】例1 在“探究小车的速度随时间变化的规律”的实验中,某同学操作过程中有以下实验步骤:A.拉住纸带,将小车移至靠近打点计时器处,先放开纸带,再接通电源;B.将打点计时器固定在长木板上,并连接好电路;C.把一条细绳拴在小车上,细绳跨过定滑轮,下边吊着适当重的钩码,放手后看小车能否在木板上做平稳的加速运动;D.取下纸带;E.把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上,并使附有定滑轮的一端伸出桌面;F.将纸带固定在小车尾部,并穿过打点计时器的限位孔;G.换上新纸带,重复操作两次.(1)其中有错误的步骤是____________;应改正为____________________.(2)将改正后的步骤按合理的顺序写在横线上:步骤顺序为______________________.例2 (20RR~20RR江苏高一期中)在《探究小车的速度随时间变化的规律》的实验中,利用打点计时器打出了如图214所示的一条纸带,其中1、2、3、4、5、6均为记数点,且相邻的两个计数点之间都还有4个点没有画出来,已知电源的频率为50Hz.现测得:s1=1.40cm,s2=1.90cm,s3=2.40cm,s4=2.90cm,s5=3.40cm,s6=3.90cm.图214(1)在打点计时器打出点2、3、4、5、6时,小车的速度分别为:v2=________cm/s,v3=________cm/s,v4=________cm/s,v5=________cm/s.(2)在图215的坐标纸上作出速度—时间图象(从1开始计时).图215(3)根据作出的速度—时间图象,求出小车的加速度为________m/s2(取二位有效数字).【MeiWei_81重点借鉴文档】
【MeiWei_81重点借鉴文档】【当堂检测】1.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,下列方法有助于减少实验误差的是( )A.选取计数点,把每打5个点的时间间隔作为一个时间单位B.使小车运动的加速度尽量小些C.舍去纸带上开始时密集的点,只利用点迹清晰、间隔适当的那一部分进行测量、计算D.适当减少挂在细绳下钩码的个数2.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,算出小车经过各计数点的瞬时速度,为了计算加速度,合理的方法是( )A.根据任意两计数点的速度,用公式a=Δv/Δt算出加速度B.根据实验数据画出vt图象,量出其倾角,由公式a=tanα求出加速度C.根据实验数据画出vt图象,由图象上相距较远的两点所对应的速度、时间的值用公式a=Δv/Δt算出加速度D.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3.如图216所示,是某同学由打点计时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带,纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出,其中R1=7.05cm、R2=7.68cm、R3=8.33cm、R4=8.95cm、R5=9.61cm、R6=10.27cm.图216(1)下表列出了打点计时器打下B、D、F时小车的瞬时速度,请在表中填入打点计时器打下C、E两点时小车的瞬时速度(保留三位有效数字).(2)以A点为计时起点,在坐标图217中画出小车的速度—时间关系图线.【MeiWei_81重点借鉴文档】
【MeiWei_81重点借鉴文档】图217(3)根据你画出的小车的速度—时间的关系图线计算出的小车的加速度a=________m/s2.(保留两位有效数字)【课后训练】1.在做“探究小车速度随时间变化的规律”实验时,根据打点计时器打出的纸带,我们可以不利用公式计算就能直接得到的物理量是( )A.时间间隔B.瞬时速度C.加速度D.某段时间内的位移2.关于用打点计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验,下列说法中正确的是( )A.打点计时器应固定在长木板上,且靠近滑轮一端B.开始实验时小车应靠近打点计时器一端C.应先接通电源,待打点稳定后再释放小车D.牵引小车的钩码个数越多越好3.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图2184.如图218所示为同一打点计时器打出的两条纸带,由纸带可知( )A.在打下计数点“0”至“5”的过程中,纸带甲的平均速度比乙的大【MeiWei_81重点借鉴文档】
【MeiWei_81重点借鉴文档】B.在打下计数点“0”至“5”的过程中,纸带甲的平均速度比乙的小C.纸带甲的加速度比乙的大D.纸带甲的加速度比乙的小5.在《探究小车速度随时间变化的规律》实验中,更换不同砝码重复三次实验,经数据处理做作三条vt图象,如图219所示,则下列选项正确的是( )A.三次实验中加速度最大的是图中直线cB.三次实验中加速度最大的是图中直线aC.图象为倾斜的直线表示小车的速度恒定D.图象为倾斜的直线表示小车的加速度恒定6.(1)在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,给你以下器材:电磁打点计时器,电池组,纸带,复写纸,小车,钩码,细绳,一端附有定滑轮的长木板,其中不需要的器材是________,还需要增添的器材有____________.(2)关于“探究小车速度随时间变化的规律”这一实验,下列说法正确的是________.A.长木板不能侧向倾斜,也不能一端高一端低B.在释放小车前,小车应紧靠在打点计时器处C.应先接通电源,待打点计时器打点稳定后再释放小车D.打点计时器应接在低压直流电源上E.小车运动时要保持纸带与打点计时器平面、木板平行F.必须选择点迹清晰的纸带,且应以打点计时器打下的第一个点为第一个计数点G.画vt图象时,应先描点后连线,并且要把描出的所有点都连接起来.7.在研究匀变速直线运动的实验中,算出小车经过各计数点瞬时速度如下计数点序号123456计数点对应的时刻(s)0.100.200.300.400.500.60通过计数点的速度(cm/s)44.062.081.0100.0110.0168.0为了计算加速度,合理的方法是()A.根据任意两计数点的速度用公式算出加速度B.根据实验数据画出v-t图,量出其倾角,由公式A=tg求出加速度C.根据实验数据画出v-t图,由图线上相距较远的两点所对应的速度、时间,用公式算出加速度D.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8.一小球在桌面上从静止开始做加速直线运动,现用高速摄影机在同一底片上多次曝光,记录下小球每次曝光的位置,并将小球的位置编号.如图2110甲所示,1【MeiWei_81重点借鉴文档】
【MeiWei_81重点借鉴文档】位置恰为小球刚开始运动的瞬间,作为零时刻.摄影机连续两次曝光的时间间隔均相同,小球从1位置到6位置的运动过程中经过各位置的速度分别为v1=0,v2=0.06m/s,v3=________m/s,v4=0.18m/s,v5=________m/s.在图乙所示的坐标纸上作出小球的速度—时间图象(保留描点痕迹);根据图象可求出加速度a=________m/s2.(保留三位有效数字)9.实验小组在用打点计时器测定匀变速直线运动加速度的实验中,得到一条纸带如图2112所示,A、B、C、D、E、F、G为计数点,相邻计数点间时间间隔为0.10s,利用刻度尺已经测量得到R1=1.20cm,R2=1.60cm,R3=1.98cm,R4=2.38cm,R5=2.79cm,R6=3.18cm.图2112(1)根据给出的实验数据,判断该实验小组使用的刻度尺的最小刻度是什么?(2)计算运动物体在B、C、D、E、F各点的瞬时速度.图2113【MeiWei_81重点借鉴文档】