《高中物理同步导学新人教版必修1一、实验：探究小车速度随时间变化规律》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理同步导学新人教版必修1一、实验：探究小车速度随时间变化规律（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第三章第三章 相互作用相互作用一实验：探究小车速度随时间变化的规律一实验：探究小车速度随时间变化的规律要点导学要点导学 1探究目的：利用打点计时器或电火花计时器探究小车在重物牵引下的运 动特点，根据纸带记录的点研究小车速度的变化规律。 2探究过程： （1）“探究小车速度随时间变化规律”的实验原理如图 2-1-1 所示，请写出 实验所需的器材： _。（2）根据原理图，安装好实验装置，将小车停在靠近打点计时器处，接通 _后,再释放小车，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，换上新的纸带,重复实验三次。 （3）从三条纸带中选择一条点迹清晰且所有点都在同一直线上的纸带，舍 掉开头一些
2、比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个开始点标上 O，为了测 量方便和减小误差，在选好的开始点后面每打五次点取一个点，这个点叫做计数 点，并标明 1、2、3（如图 2-1-2 所示），两个相邻计数点的时间间隔就是T=50.02s=0.1s。距离分别是 x1、x2、x3（4）增减所挂的钩码数，重复实验步骤(2)(3)，再做两次实验. 3数据处理 （1）利用纸带计数点间距离 x1、x2、x3和相对应的时间，根据第一章用 打点计时器测量瞬时速度的方法,得出各计数点的瞬时速度，v1 =(x1+x2)/ 2T、v2 =(x2+x3)/ 2Tt其中0.1s；求出各计数点的瞬时速度后，由加速度的定义：a
3、=v/t 计算出小车做直线运动的加速度 a。（2）将得到的瞬时速度值分别填入下表： 小车在几个时刻的瞬时速度 位置编号012345 时间 t/s00.10.20.30.40.5 v1/(ms-1) v2/(ms-1)v3/(ms-1) （3）作出速度时间图象 运用“拟合”描点法画 v-t 图象：在科学上,为了描述实验中测量量之间的关 系,先将其在坐标系中描点,然后用一条曲线(包括直线)“拟合”这些点,使画出的曲 线两侧的点数大致相同,这种描点方法叫拟合描点法。 每次实验，描出的几个点都大致在一条直线上，由于实验误差是不可避免的, 所以有些点会落在直线的左边,有些点落在了直线的右边，如果是没有误
4、差的理想 情况，这些点才能全部落在直线上。需要注意的是,如果在拟合这些点时，发现某 一个点离散得较多，远远偏离了拟合曲线，则说明此点反映的实验数据存在问题， 应重做这一步实验或舍去此点。 （4）作出 v-t 图象，图线的斜率就是小车运动的加速度。 4注意事项 如使用打点计时器，那么它必须接在 68V 的低压交流电源上，如使用电 火花计时器，则须接在 220V 的交流电源上。注意计时器不宜长时间通电，每次 都要及时关闭电源开关。 实验时，先启动打点计时器，待工作稳定后再让纸带运动。另外，复写纸 的油面要向下，纸带从复写纸的下面穿过，这样纸带上才能够打出点来。复写纸 转轴可前后移动，用以改变振针打
5、在复写纸的不同位置上，以保证打出的点清晰， 同时也可以充分利用复写纸。如使用电火花计时器，使用时，首先检查墨粉纸盘 是否已经正确地套在纸盘轴上，检查两条纸带是否已经正确地穿好，墨粉纸盘是 否已经夹在两条纸带之间。 使用打点计时器，如发现点迹太轻或有拖痕，应检查打点针是否太短或太 长，并予以调整。若使用电火花计时器时发现点迹不清，则需要更换墨粉纸盘。 安装研究匀变速直线运动的实验装置时，初始时要把小车的位置摆正，使 纸带与拉绳的方向一致，且不与计时器的限位槽边相擦。 由于打点周期比较小，点间距离较小，通常每隔 4 个实际点取一个计数点， 则计数点间的时间间隔为 T0.02s50.1s。范例精析范
6、例精析 例例 1：一同学在做“探究小车速度随时间变化规律”的实验时，发现纸带上 打出的不是圆点，而是如图 2-1-3 所示的一些短线，可能是因为( )A. 打点计时器错接在直流电源上B. 电源电压不稳定C. 电源的频率不稳定D. 打点针压得过紧解析：解析：如果打点计时器错接在直流电源上，其振动片不可能被磁化，也就不 可能引起振针的上下运动而打点，所以 A 错；如果电源电压不稳定会影响点迹的 清晰度，而电源频率不稳定会引起打点周期的不稳定，所以 B、C 均不正确。当打点计时器的振针压得过紧，每一个打点周期内就会有较长时间接触并挤 压在复写纸上，这样打出的点就变为一段一段的小线段，即打出的点有拖尾
7、现 象，所以 D 答案正确。如果打点计时器的振针过松（即振针与复写纸之间的距 离过大），可能出现时有时无的点迹，也可能完全没有点痕，即漏点。因此在 使用打点计时器前要检查振针到复写纸间的距离是否适中，否则要作适当调整。拓展：拓展：（1）了解实验仪器的结构、工作原理和工作条件是保证实验成功的 前提，通过对实验仪器的观察，掌握新仪器的使用方法，也是一种重要的实验能 力。 （2）使用电火花计时器来分析物体运动情况的实验中： 在如下实验步骤中，正确合理的排列顺序为 。 A把电火花计时器固定在桌子上 B安好纸带 C松开纸带让物体带着纸带运动 D接通 220V 交流电源 E按下脉冲输出开关，进行打点 在安
8、放纸带时，要检查墨粉纸盘是否已经正确地套在 ，还要检查 是否夹在两条纸带之间。答案：答案：合理的顺序应为 ABDEC。墨粉纸盘应套在纸盘轴上，目的是使它可以 转动，均匀地被利用。墨粉纸盘夹在两条纸带之间，目的是使墨粉纸盘可以更好 地转动。提示：提示：使用电火花计时器实验的操作步骤和打点计时器是相仿的，但电火花 打点计时器具有打点清晰、实验误差小的优点。例例 2：某课外兴趣小组在探究小车的速度随时间变化规律的实验中，得到如 图 2-1-4 所示的实验纸带，实验中打点计时器交流电的频率为 50Hz，纸带前面的 几个点较模糊,因此从 A 点开始每打五个点取一个计数点,其中B、C、D、E点的 对应速度
9、 vB=_m/s, vC=_m/s, vD=_m/s, vE=_m/s,由此推得 F 点 的速度 vF=_m/s。小车从 B 运动到 C 的加速度 a1=_m/s2，从 C 运动到 D 的加速度 a2=_m/s2，从 D 运动到 E 的加速度 a3=_m/s2。解析：解析：根据第一章的方法, 当时间间隔较短时,这段时间内某时刻的瞬时速度 可以认为是这段时间内的平均速度，即 B 点的瞬时速度为 A、C 两点间的平均速 度，其余类推。 由题意可知,每两个计数点之间的时间间隔为 T=0.025s=0.1s. B 点的速度为 A、C两点间的平均速度:vB=xAC/2T=(6.451.40 )/20.1
10、=25.25(cm/s) C 点的速度为 B、D两点间的平均速度: vC=xBD/2T=(10.103.35 )/20.1=32.75(cm/s) 同理可得: vD= 40.25cm/s； vE=47.75cm/s 从B、C、D、E四点的位置关系和速度的关系我们可以提出自己的假设:速度 是越来越大,大小之间是否存在一定的规律?利用 v-t 图象对数据进行处理,发现相 邻相等时间内的速度之差相等. vC vB =32.7525.25=7.50cm/s vD vC=40.2532.75=7.50cm/s vE vD=47.7540.25=7.50cm/s因此 F 点的速度为 vF =55.20cm
11、/s由加速度的定义：a =v/t 可知小车从 B 运动到 C 的加速度 a1=( vC vB ) /T=(32.7525.25)/0.1=75.0cm/s2=0.75m/s2 同理可得：小车从 C 运动到 D 的加速度 a2=0.75m/s2小车从 D 运动到 E 的加速度 a3=0.75m/s2 所以小车做加速度大小不变的直线运动。拓展：拓展：本题中“从 A 点开始每打五个点取一个计数点”说明 O 点不是计数点， 而是位移的参考点，且相邻两计数点之间的时间间隔为 0.1s,而不是 0.02s。能力训练能力训练 1根据打点计时器打出的纸带，我们可以从纸带上直接得到的物理量是 （AB） A时间间
12、隔 B位移 C加速度 D平均速度 2打点计时器振针打点的周期决定于（B ） A交流电压的高低 B交流电的频率 C永久磁铁的磁性强弱 D振针与复写纸间的距离 3关于计数点的下列说法中正确的是（ABD） A用计数点进行测量计算，既方便又可减小误差 B相邻计数点间的时间间隔应是相等的 C相邻计数点间的距离应是相等的 D计数点是从计时器打出的实际点中选出来的，相邻计数点间点迹的个数相 等 4在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列说法正确的是(BC) A长木板一定要水平摆放，不能一端高一端低 B使小车速度的变化尽可能快一些C使用刻度尺测量长度时，要读到最小刻度的下一位 D作 v-t 图时，所描
13、曲线必须经过每一个点 5如图 2-1-5 所示为某次实验中打出的一条经过处理后的纸带，图中 O 为小车运 动的起始点，A 为所选取的第一个计数点，O 点到 A 点之间有部分点不清晰， 相邻两个记数点之间有 4 个点未画出，电源频率为 50Hz，用毫米刻度尺测量后 可直接算出（BC）A从 O 点到 F 点运动的时间 B从 A 点到 F 点运动的平均速度CC 点时的瞬时速度 vC DG 点时的瞬时速度 vG 6一个滑块沿斜面滑下如图 2-1-6 所示，依次通过斜面上的 A、B、C、D、E、F 点，已知 AB=6cm，BC=10cm，CD=14cm，DE=18cm，滑块经过相邻两点之间的 时间间隔为
14、 2s，求： （1）滑块在 B、C、D 三点的瞬时速度 （2）寻求图中滑块的运动规律，推断出 E、F 两点间的位移和 E 点的瞬时速度. vB=4cm/s, vC=6cm/s, vD=8cm/s; xEF=22cm, vE=10cm/s 7在用打点计时器研究小车速度随时间变化规律的实验中，得到一条纸带如图 2-1-7 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,x1=1.20cm, x 2=1.60cm,x 3=1.98cm, x 4=2.38cm, x 5=2.79cm, x 6=3.18cm. (1)计算运动物体在 B、C、D、E、F 各点的瞬时速度.
15、(2)在 2-19 图中作出 v-t 图象,并由图象求物体的加速度.(1) vB=14cm/s, vC=17.9cm/s, vD=21.8cm/s; vE=25.85cm/s ,vF=29.85cm/s. (2) a=(30.010.0 )/0.5=40.0(cm/s2) 8在利用打点计时器探究小车运动规律的实验中，某同学在打出的纸带上 每 5 点取一个记数点，测出每两个相邻记数点间的距离分别为 x1、x2、x6， 然后他把纸带上 x1、x2、x6各段准确地剪成 6 段，按如图 2-1-9 那样帖在坐标 纸上，彼此不留间隙也不重叠，纸带下端都准确地与横轴重合，x1的左边准确地 与纵轴重合，横轴为时间轴，纵轴为速度轴，该同学在这个图中作出了 v-t 图象， 并由图象求出了加速度 a，请说明他是如何作出速度图象并求出加速度 a 的。每条纸带的宽度代表相等的时间，每条纸带的长度代表这段时间内的位移， 而相等时间内的位移就表示这段时间内的平均速度。由于每段时间较短，所以这 段时间中点的速度就是这段时间内的平均速度。取每段纸带上边的中点，然后过 这些点画出 v-t 图象，如图所示.此图线的斜率就等于加速度 a 的大小。 9某研究性学习小组在研究小车在水
