2019-2020年高中物理第二章第一节《实验探究小车速度随时间变化的规律》导学案新人教版必修1【实验目标】1.进一步练习使用打点计时器2.会利用平均速度求瞬时速度3.会利用v-t图象处理实验数据,并据此判断物体的运动性质4.能根据实验数据求加速度【学习过程】一.知识准备1.打点计时器是使用_____电源的_____仪器:电火花计时器工作电压是______;电磁打点计时器工作电压在_____以下。当电源频率是50Hz时,它每隔_____s打一次点。2.把纸带跟运动物体连在一起,由打上点的纸带可以记录物体运动的_____和_____。3.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。例如图中C点的瞬时速度vC=_______________(相邻计数点间时间间隔为T)。二.实验目的 探究小车速度随变化的规律。三.实验原理利用打出的纸带上记录的数据,以寻找小车速度随时间变化的规律。四.实验器材电火花计时器、纸带、带滑轮的长木板、小车、、细线。五.实验步骤1.如图所示,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。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,放手后,看小车能否在木板上平稳地加速滑行,然后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串小点,随后立即关闭电源。换上新纸带,重复实验三次。六.数据处理1.挑选纸带并测量:在三条纸带中选择一条点迹最清晰的。为了便于测量,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 s)取一个计数点进行测量,如图所示。(相邻两点间还有4个点未画出)
2.瞬时速度的计算和记录(1)计算方法:时间间隔很短时,可用某段时间的平均速度表示这段时间内某一时刻的瞬时速度,即vn=。例如,图中计数点4的速度v4=,其中T=0.1s。(2)设计表格并记录相关数据位置01234567时刻t/s00.10.20.30.40.50.60.7v(m·s-1)3.作出小车运动的v-t图象(1)定标度:坐标轴的标度选取要合理,应使图象大致分布在坐标平面中央。(2)描点:在坐标纸上确定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。七.实验结论 分析小车运动的v-t图象,描述小车的运动速度随时间变化的规律。如果画出的v-t图象是一条倾斜的直线,说明小车做速度 变化的直线运动。图象和纵坐标的交点表示开始计时时小车的速度——初速度。八.回顾总结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。一般在纸带上每隔4个点(即每5个点)
取一个计数点,即时间间隔为T=0.02×5s=0.1s。5.在坐标纸上画v-t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。6.利用描出的点作v-t图象时,不要将相邻的点依次相连成折线,而应使大多数点在直线(或曲线)上,不在线上的点均匀分布在直线(或曲线)两侧,个别离线较远的点舍去。【课后作业】1.在探究小车速度随时间变化的规律的实验中,按照实验进行的先后顺序,将下述步骤地代号填在横线上。A.把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面B.把打点计时器固定在木板的没有滑轮的一端,并连好电路C.换上新的纸带,再重做两次D.把长木板平放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面E.使小车停在靠近打点计时器处,接通电源,放开小车,让小车运动F.把一条细线拴在小车上,细线跨过定滑轮,下边吊着合适的钩码G.断开电源,取出纸带( )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.甲、乙两物体在同一直线上运动,它们的v-t图象如图,可知A.在t1时刻,甲和乙的速度相同B.在t1时刻,甲和乙的速度大小相等,方向相反C.在t2时刻,甲和乙的速度方向相同,加速度方向也相同D.在t2时刻,甲和乙的速度相同,加速度也相同·4.在用电火花计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,如下图左所示是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,相邻计数点间还有四个点未画出。(电源频率为50Hz)
(1)根据运动学有关公式可求得vB=1.38m/s,vC= ________m/s,vD=3.90m/s。(2)利用求得的数值在上图右中作出小车的v-t图线(以打A点时开始计时)。利用纸带上的数据求出小车运动的加速度a=________m/s2。(3)将图线延长与纵轴相交,交点的纵坐标是________m/s,此交点的物理意义是:________________________________________________。选做题在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,打点计时器接在50Hz的低压交变电源上。某同学在打出的纸带上每5点取一个计数点,共取了A、B、C、D、E、F六个计数点(每相邻两个计数点间的四个点未画出),如下图所示。从每一个计数点处将纸带剪开分成五段(分别为a、b、c、d、e段),将这五段纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在xOy坐标系中,如图所示。 (1)请你在xOy坐标系中用最简洁的方法作出能表示v-t关系的图线(在右图中作答),并指出哪个轴相当于v轴?________________________________________________。(2)从第一个计数点开始计时,为了求出0.15s时刻的瞬时速度,需要测出哪一段纸带的长度?_____________________。(3)若测得a段纸带的长度为2.0cm,e段纸带的长度为10.0cm,则可求出加速度的大小为______m/s2。