人教版高中物理必修第一册2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律 导学案

实验：探究小车速度随时间变化的规律【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。