人教版物理必修一2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律ppt课件.ppt

第二章 匀变速直线运动的 研究 学案 1 　实验：探究小车速度随时间变化的规律 目标定位 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，据此判断物体的运动性质并求加速度． 知识探究 自我检测 一、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、钩码、 、坐标纸． 知识探究 交流电源 刻度尺 二、实验原理 1. 纸带上某点的瞬时速度一般用一小段时间内的 代替． 2. 用描点法画出小车的 v － t 图象，图线的 表示加速度，如果 v － t 图象是一条倾斜的直线，说明小车的速度是均匀变化的． 平均速度 斜率 三、实验步骤 1 . 如图 1 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 1 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，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 . 把小车停在靠近打点计时器的位置，先 ，后 ，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，重复操作两次 . 接通电源 释放小车 四、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 0.1 s) 取一个计数点进行测量，如图 2 所示 . ( 相邻两点间还有 4 个点未画出 ) 图 2 (2) 设计表格并记录相关数据 位置 0 1 2 3 4 5 6 7 时刻 t /s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 v /(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，应使图象大致布满坐标纸 . (2) 描点：在坐标纸上描出各个点的位置 . (3) 连线：用一条平滑的曲线或直线 “ 拟合 ” 这些点 . 4 . 分析图象得规律 如果画出的 v － t 图象是一条倾斜的直线，说明小车做速度均匀变化的直线运动 . 根据 a ＝ 求出上车的加速度 . 五、注意事项 1. 开始释放小车时，应使小车靠近 . 2. 先 ，等打点稳定后，再 . 3. 打点完毕，立即断开电源 . 4. 选取一条点迹清晰的纸带，舍弃开头点迹密集部分，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 个点取一个计数点，即时间间隔为 T ＝ 0.02 × 5 s ＝ s. 打点计时器 接通电源 释放小车 0.1 5 . 在坐标纸上画 v － t 图象时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图象尽量布满坐标纸 . 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 在直线 ( 或曲线 ) 上，不在线上的点 ，个别离线较远的点 . 大多数点 均匀分布在直线 ( 或曲线 ) 两侧 舍去 典 例精析 例 1 　在 “ 探究小车速度随时间变化的规律 ” 实验中，某同学的实验操作步骤如下，试找出其中的错误和遗漏的步骤 ( 遗漏步骤可编上序号 G) . A . 拉住纸带，将小车移到靠近打点计时器的一端后，放开纸带，再接通电源 B . 将打点计时器固定在长木板无滑轮一端，并接好电路 C . 把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当的钩码 D . 取下纸带，再断开电源 E . 将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔 F . 从所打的纸带中选取理想的纸带进行测量分析 错误和遗漏： ① _____________________________ ； ② ____________________________ ； ③ G._________________________ ； 正确的步骤顺序为 __________ . A 中应先接通电源，再放开纸带 D 中应先断开电源，再取下纸带 换上新纸带，重复实验两次 BECADGF 例 2 　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，图 3 甲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 50 Hz) 图 3 (1) 根据运动学有关公式可求得 v B ＝ 1.38 m /s ， v C ＝ ________ m/ s ， v D ＝ 3.90 m/s .( 保留三位有效数字 ) 解析　 打 C 点时对应的速度为 2.64 (2) 利用求得的数值在图乙所示坐标纸上作出小车的 v － t 图象 ( 从打 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/s 2 .( 保留三位有效数字 ) 解析　 用描点法作出小车的 v － t 图象如图所示 . 由图知小车运动的加速度 答案　 12.6 (3) 将图线延长与纵轴相交，交点的纵坐标是 0.12 m/s ，此交点的物理意义是： _______________________________ ____________. 解析　 此交点表示 A 点开始计时时，小车的速度为 0.12 m/s . 从 A 点开始计时时，小车的速度为 0.12 m/s 1. 如图 4 所示是用电磁打点计时器测定匀加速直 线运动的加速度时得到的一条纸带，测量出 AB ＝ 1.2 cm ， AC ＝ 3.6 cm ， AD ＝ 7.2 cm ，计数点 A 、 B 、 C 、 D 中，每相邻两个计数点之间有四个点未画出，以下说法正确的是 ( 　　 ) 1 2 自我检测 图 4 A . 电磁打点计时器是只能记录时间而不能记录位移的仪器 B . 若电源频率 f ＝ 50 Hz ，则每相邻的两个计数点之间的时 间间隔为 0.1 s C . 打 B 点时纸带的速度 v B ＝ 0.20 m/s D . 本实验也可以采用电火花计时器 1 2 解析　 电磁打点计时器既可以记录时间，又可以记录位移，选项 A 错误； 电磁打点计时器打点的周期为 0.02 s ，相邻两个计数点间有 4 个点未画出，即两个计数点间的时间间隔为 0.1 s ，选项 B 正确； 1 2 电磁打点计时器和电火花打点计时器都可以用，选项 D 正确 . 答案　 BD 1 2 2 . 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 50 Hz 的低压交流电源上 . 某同学在打出的纸带上每 5 个点取一个计数点，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 ) ，如图 5 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 6 所示 . 1 2 图 5 图 6 1 2 (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 ( 在图 6 中作答 ) ，并指出哪个轴相当于 v 轴？ _______________________________. 解析　 以纸带宽度为时间单位 0.1 s . x 轴相当于 t 轴， y 轴相当于 v 轴，每段纸带上端中点的纵坐 标相当于这段时间中间时刻的瞬时速度 . 把纸带 上端中点连起来就得到 v － t 图线 . v － t 图线见解析图　 y 轴相当于 v 轴 1 2 (2) 从第一个计数点开始计时，为了求出 0.15 s 时刻的瞬时速度，需要测出哪一段纸带的长度？ _____. 解析　 用 b 段纸带的长度除以 0.1 s 就是完成这段长度的平均速度，也近似等于 0.15 s 时刻的瞬时速度，故需测出 b 段纸带的长度 . b 段 1 2 (3) 若测得 a 段纸带的长度为 2.0 cm ， e 段纸带的长度为 10.0 cm ，则可求出加速度的大小为 ______ m/s 2 . 2.0