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1、新课标 物理 必修11实验：探究小车速度随时间变化的规律一、实验目的1进一步练习使用打点计时器2利用vt图象处理数据，并据此判断物体的运动性质3能根据实验数据求加速度二、实验原理1利用打点计时器所打纸带的信息，代入计算式vn，即用以n点为中心的一小段位移的平均速度代替n点的瞬时速度2用描点法作出小车的vt图象，根据图象的形状判断小车的运动性质若所得图象为一条倾斜直线则表明小车做匀变速直线运动3利用vt图象求出小车的加速度三、实验器材打点计时器、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源.一、实验步骤1如图211所示，把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，
2、把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路图2112把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上钩码，把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车的后面3把小车停在靠近打点计时器处，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列小点4换上新的纸带，重复实验两次5增减所挂钩码，按以上步骤再做两次实验二、数据处理1表格法(1)从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开始一些比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个点，作为计数始点，以后依次每五个点取一个计数点，并标明0、1、2、3、4如图212所示图212(2)依次测出01、02、03、04的距离x1、x2、x
3、3、x4，填入表中.位置123456长度x1x2x3x4x5x6各段长度0213243546时间间隔v/(ms1)(3)1、2、3、4各点的瞬时速度分别为：v1、v2、v3、v4.将计算得出的各点的速度填入表中(4)根据表格中的数据，分析速度随时间变化的规律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)根据所画vt图象求出小车运动的加速度a.三、误差分析1木
4、板的粗糙程度不同，摩擦不均匀2根据纸带测量的位移有误差，从而计算出的瞬时速度有误差3作vt图象时单位选择不合适或人为作图不准确带来误差四、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等于多少秒5要防止钩码落地，避免小车跟滑轮相碰，当小车到达滑轮前及时用手按住6要区分打点计时器打出的计时点和人为选取的计数点，一般在纸带上每隔4个点取一个计数点，即时间间隔为t0.025 s0.1 s.7在坐标纸上画vt图象时，注意坐标轴单
5、位长度的选取，应使图象尽量分布在较大的坐标平面内实验探究一对实验操作的考查在探究小车速度随时间变化的规律的实验中，用打点计时器在纸带上打的点记录了小车的运动情况某同学做此实验时的步骤如下：A拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，放开纸带，再接通电源；B将打点计时器固定在长木板上，并接好电路；C把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面挂上适当的钩码；D小车停止运动后，直接取下纸带；E将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔；F换上新纸带，再重复操作两次，然后从各纸带中选取一条点迹清晰的进行数据处理其中错误或遗漏的步骤有：(1)_；(2)_将以上步骤完善后，其合理的顺序为_【解析】实验过程
6、中应先接通电源，再放开纸带；取纸带前应先断开电源，所以错误的步骤是A、D.该实验步骤中合理的顺序为BECADF.【答案】(1)A中应先接通电源，再放开纸带(2)D中取纸带前应先断开电源BECADF实验探究二实验数据的处理(2015江苏启东中学高一检测)在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，如图214所示为记录小车运动情况的一条纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔T0.1 s.图214(1)计算D、C、B各点的瞬时速度，vD_m/s，vC_m/s，vB_m/s.图215(2)在如图215所示坐标系中作出小车的vt图象，并根据图象求出a_.【解析】(1)若时间较短
7、，用平均速度可以代替某点的瞬时速度D点的瞬时速度vD cm/s390 cm/s3.90 m/s，C点的瞬时速度vC cm/s264 cm/s2.64 m/s，B点的瞬时速度vB cm/s138 cm/s1.38 m/s.(2)由(1)中数据作出小车的vt图象如图所示，由图线的斜率可求得它的平均加速度a m/s212.6 m/s2.【答案】(1)3.902.641.38(2)图见解析12.6 m/s2课时作业(六)1(2014黑龙江省牡丹江高一检测)在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中，下列说法中正确的是()A长木板一定要水平摆放B使用刻度尺测量长度时，不必估读C使用刻度尺测量长度时，要估读
8、到最小刻度的下一位D作vt图象时，所描线必须经过每一个点【解析】实验过程中，一般长木板应平放，不能侧向倾斜，但适当一端高一端低，也是可以的，A错误使用刻度尺测长度时，需要估读，B错误、C正确作vt图象时，若各点与直线拟合，则作直线并使直线经过尽量多的点，D错误【答案】C2(多选)一小球在水平桌面上做直线运动，用照相机对着小球每隔0.1 s拍照一次，得到一幅频闪照片，用刻度尺量得照片上小球各位置如图216所示，已知照片与实物的比例为110，则()图216A图中对应的小球在通过8 cm距离内的平均速度是2 m/sB图中对应的小球在通过8 cm距离内的平均速度是1.6 m/sC图中对应的小球通过6
9、cm处的瞬时速度是2.5 m/sD图中对应的小球通过6 cm处的瞬时速度是2 m/s【解析】小球在通过8 cm距离内的平均速度 cm/s200 cm/s2 m/s，A对，B错可以认为小球通过6 cm处的瞬时速度等于相邻两点间的平均速度v200 cm/s2 m/s，C错，D对【答案】AD3(多选)在“探究小车速度随时间变化规律”实验中，下列方法中有助于减小实验误差的是()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、点间间隔适当的那一部分进行测量、计算D适当增加挂在细绳下钩码的个数【解析】选取计数点可以使相邻点间的间隔
10、增大，在用直尺测量这些点间的间隔时，在一次测量绝对误差基本相同的情况下，相对误差较小，因此选项A正确在实验中如果小车运动的加速度过小，打出的点子就很密，长度测量的相对误差较大，测量的准确度会降低，因此小车运动的加速度适当大一些较好如果小车的加速度控制较好，以能在50 cm长的纸带上清楚地取出78个计数点为宜，所以选项B是错误的若适当增加挂在细绳下钩码的个数，意味着适当增大小车运动的加速度，所以选项D正确为了减小长度测量的相对误差，舍去纸带上过于密集，甚至分辨不清的点是必要的，因此选项C正确【答案】ACD4一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
11、曝光的位置，并将小球的位置编号如图217甲所示，1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v10，v20.06 m/s，v3_m/s，v40.18 m/s，v5_m/s.在图216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)甲乙图217【解析】如题图所示，x1x20.06 m，而v2 m/s0.06 m/s，故T0.5 s，则v3 m/s0.12 m/s，又x4x50.24 m，则v5 m/s0.24 m/s.其vt图象如图所示【答案】0.120.24图见解析5如图218所示，用滴水计时器研究小
12、车的速度随时间的变化，步骤如下：(1)在斜面上铺上白纸，用图钉钉住把滴水计时器固定在小车的一端(也可固定在侧面)，在小车的另一端(或另一侧)固定一个平衡物，如图调节滴水计时器滴水速度，使之每秒滴n滴(以滴水计时器内盛满水时为准)在斜面顶端放置一浅盘图218(2)把小车放在斜面顶端，把调好的滴水计时器盛满水，使水滴能滴入浅盘随即在撤去浅盘的同时_，于是水滴在白纸上留下描述小车运动规律的点迹小车到达斜面末端时立即将它握住并移开(3)取下白纸，用直尺测量连续相邻各点迹的中心之间的距离x1，x2，xn，xn1，则第n点对应的速度 vn_.图219【解析】在撤去浅盘的同时放开小车，第n点对应的速度应为v
13、n.【答案】(2)放开小车(3)6如图2110甲所示，用打点计时器记录小车的运动情况小车开始在水平玻璃板上运动，后来在薄布面上做减速运动所打出的纸带及相邻两点间的距离(单位：cm)如图乙所示，纸带上相邻两点间对应的时间间隔为0.02 s试用作图法(vt图象)求出小车在玻璃板上的运动速度图2110【解析】设对应点1、2、3、4、5的瞬时速度分别为v1、v2、v3、v4、v5，则有v1 cm/s75 cm/s0.75 m/s，v2 cm/s65 cm/s0.65 m/s，v3 cm/s55 cm/s0.55 m/s，v4 cm/s45 cm/s0.45 m/s，v5 cm/s35 cm/s0.35
14、 m/s，以速度为纵坐标，以时间为横坐标建立直角坐标系用描点法作出小车在薄布上做减速运动时的vt图象将图象延长，使其与纵轴相交，如图所示由图象可知，小车做减速运动的初速度为0.85 m/s，即为小车在玻璃板上的运动速度【答案】0.85 m/s2匀变速直线运动的速度与时间的关系学习目标1.知道匀变速直线运动的概念及其种类. 2.理解匀变速直线运动的vt图象特点，会应用vt图象分析解决相关问题(难点) 3.掌握匀变速直线运动的速度与时间的关系公式，能进行有关计算(重点、难点)匀变速直线运动先填空1定义：沿着一条直线，且加速度不变的运动2分类：(1)匀加速直线运动：速度随时间均匀增加的直线运动；(2)匀减速直线运动
