2019-2020學(xué)年新教材高中物理 第二章 勻變速直線運(yùn)動的研究 1 實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律學(xué)案 新人教版必修1

《2019-2020學(xué)年新教材高中物理 第二章 勻變速直線運(yùn)動的研究 1 實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律學(xué)案 新人教版必修1》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019-2020學(xué)年新教材高中物理 第二章 勻變速直線運(yùn)動的研究 1 實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律學(xué)案 新人教版必修1（8頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、1　實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律 [學(xué)習(xí)目標(biāo)]　1.進(jìn)一步練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時器．2.會利用平均速度求瞬時速度．3.會利用v -t圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并據(jù)此判斷物體的運(yùn)動性質(zhì)．4.能根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求加速度． 一、實(shí)驗(yàn)原理與方法 1．利用打點(diǎn)計(jì)時器所打紙帶的信息，代入計(jì)算式vn＝，即用以n點(diǎn)為中心的一小段時間間隔的平均速度代替n點(diǎn)的瞬時速度． 2．用描點(diǎn)法作出小車的v-t圖像，根據(jù)圖像的形狀判斷小車的運(yùn)動性質(zhì)．若所得圖像為一條傾斜直線，則表明小車做勻變速直線運(yùn)動． 3．利用v-t圖像求出小車的加速度． 二、實(shí)驗(yàn)器材 打點(diǎn)計(jì)時器、一端附有定滑輪的長木板、小車、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度

2、尺、導(dǎo)線、交流電源． 三、實(shí)驗(yàn)步驟 1．如圖所示，把一端附有滑輪的長木板放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)計(jì)時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路． 2．把一條細(xì)繩拴在小車上，使細(xì)繩跨過滑輪，下邊掛上鉤碼，把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時器，并把紙帶的一端固定在小車的后面． 3．把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時器處，接通電源后，釋放小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動，打點(diǎn)計(jì)時器就在紙帶上打下一列小點(diǎn)． 4．換上新的紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次． 5．增減所掛鉤碼，按以上步驟再做兩次實(shí)驗(yàn)． 四、數(shù)據(jù)處理 1．表格法 (1)從幾條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶，舍掉開始一些比較密集的點(diǎn)，在后面便于測量的地方找一

3、個點(diǎn)，作為計(jì)數(shù)始點(diǎn)，以后依次每五個點(diǎn)取一個計(jì)數(shù)點(diǎn)，并標(biāo)明0、1、2、3、4、…，如圖所示． (2)依次測出01、02、03、04、…的距離x1、x2、x3、x4、…，填入表中． 位置 1 2 3 4 5 6 長度 x1 x2 x3 x4 x5 x6 各段長度 0～2 1～3 2～4 3～5 4～6 5～7 時間間隔 v/(m·s－1) (3)1、2、3、4、…各點(diǎn)的瞬時速度分別為：v1＝、v2＝、v3＝、v4＝、….將計(jì)算得出的各點(diǎn)的速度填入表中

4、． (4)根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，分析速度隨時間變化的規(guī)律． 2．圖像法 (1)在坐標(biāo)紙上建立直角坐標(biāo)系，橫軸表示時間，縱軸表示速度，并根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)． (2)畫一條直線，讓這條直線通過盡可能多的點(diǎn)，不在線上的點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，偏差比較大的點(diǎn)忽略不計(jì)，如圖所示． (3)觀察所得到的直線，分析物體的速度隨時間的變化規(guī)律． (4)根據(jù)所畫v-t圖像求出小車運(yùn)動的加速度a＝. 五、誤差分析 1．木板的粗糙程度不同，摩擦不均勻． 2．根據(jù)紙帶測量的位移有誤差，從而計(jì)算出的瞬時速度有誤差． 3．作v-t圖像時單位選擇不合適或人為作圖不準(zhǔn)確帶來誤差． 六、注意事項(xiàng)

5、 1．開始釋放小車時，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時器． 2．先接通電源，等打點(diǎn)穩(wěn)定后，再釋放小車． 3．打點(diǎn)完畢，立即斷開電源． 4．選取一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，適當(dāng)舍棄點(diǎn)密集部分，適當(dāng)選取計(jì)數(shù)點(diǎn)(注意計(jì)數(shù)點(diǎn)與計(jì)時點(diǎn)的區(qū)別)，弄清楚所選的時間間隔T等于多少． 5．要防止鉤碼落地，避免小車跟滑輪相碰，當(dāng)小車到達(dá)滑輪前及時用手按?。? 6．要區(qū)分打點(diǎn)計(jì)時器打出的計(jì)時點(diǎn)和人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)，一般在紙帶上每隔4個點(diǎn)取一個計(jì)數(shù)點(diǎn)，即時間間隔為t＝0.1 s. 7．在坐標(biāo)紙上畫v-t圖像時，注意坐標(biāo)軸單位長度的選取，應(yīng)使圖像盡量分布在較大的坐標(biāo)平面內(nèi). 【例1】　在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實(shí)

6、驗(yàn)中，用打點(diǎn)計(jì)時器在紙帶上打的點(diǎn)記錄了小車的運(yùn)動情況．某同學(xué)做此實(shí)驗(yàn)時的步驟如下： A．拉住紙帶，把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時器的位置，放開紙帶，再接通電源； B．將打點(diǎn)計(jì)時器固定在長木板上； C．把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過定滑輪，下面掛上適當(dāng)?shù)你^碼； D．小車停止運(yùn)動后，直接取下紙帶； E．將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點(diǎn)計(jì)時器的限位孔； F．換上新紙帶，再重復(fù)操作兩次，然后從各紙帶中選取一條點(diǎn)跡清晰的進(jìn)行測量并數(shù)據(jù)處理． 其中錯誤或遺漏的步驟有 ①___________________________________________________； ②__________

7、_________________________________________. 將以上步驟完善后，其合理的順序?yàn)? _____________________________________________________． [解析]　A中應(yīng)先接通電源，再放開紙帶；D中取紙帶前應(yīng)先斷開電源．實(shí)驗(yàn)步驟合理的順序?yàn)锽ECADF. [答案]　A中應(yīng)先接通電源，再放開紙帶 D中取紙帶前應(yīng)先斷開電源　BECADF 【例2】　在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，如圖所示為一次記錄小車運(yùn)動情況的紙帶，圖中A、B、C、D、E為相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)(A點(diǎn)為第一個點(diǎn))，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時間間隔T＝0

8、.1 s. (1)根據(jù)__________計(jì)算各點(diǎn)的瞬時速度，則vD＝______m/s，vC＝______m/s，vB＝______m/s. (2)在如圖所示坐標(biāo)系中畫出小車的v -t圖線，并根據(jù)圖線求出a＝________. (3)將圖線延長與縱軸相交，交點(diǎn)的物理意義： _______________________________________________________ ______________________________________________________. [解析]　(1)若時間較短，平均速度可以代替中間時刻的瞬時速度． D點(diǎn)的瞬時速

9、度 vD＝＝ cm/s＝390 cm/s＝3.90 m/s C點(diǎn)的瞬時速度 vC＝＝ cm/s＝264 cm/s＝2.64 m/s B點(diǎn)的瞬時速度 vB＝＝ cm/s＝138 cm/s＝1.38 m/s. (2)由上述數(shù)據(jù)畫出小車的v -t圖像如圖所示，由圖線的斜率可求得它的加速度a＝＝＝12.6 m/s2. (3)將圖線延長后，與縱軸的交點(diǎn)的速度表示零時刻小車經(jīng)過A點(diǎn)的速度大小． [答案]　(1)某段較短時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度　3.90　2.64　1.38 (2)圖像見解析圖　12.6 m/s2 (3)表示小車經(jīng)過A點(diǎn)的速度大小 (1)處理紙帶

10、時，一定要分清計(jì)時點(diǎn)和計(jì)數(shù)點(diǎn)，搞清計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時間間隔T. (2)利用極限思想將平均值過渡到瞬時值是物理學(xué)中常用的方法.紙帶上某點(diǎn)的瞬時速度等于以此為中心的前、后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度. (3)標(biāo)度的選擇要結(jié)合數(shù)據(jù)及其分布特點(diǎn)制定，以使圖像在坐標(biāo)系中合理分布，大小適中. 1．在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，下列說法中正確的是(　　) A．長木板一定要水平擺放 B．使用刻度尺測量長度時，不必估讀 C．使用刻度尺測量長度時，要估讀到分度值的下一位 D．作v-t圖像時，所描線必須經(jīng)過每一個點(diǎn) C　[實(shí)驗(yàn)過程中，一般長木板應(yīng)平放，不能側(cè)向傾斜，但適當(dāng)一端高一端低，也是

11、可以的，A錯誤．使用刻度尺測長度時，需要估讀到分度值的下一位，B錯誤，C正確．作v-t圖像時，若各點(diǎn)與直線擬合，則作直線并使直線經(jīng)過盡量多的點(diǎn)，不在直線上的點(diǎn)，分布在直線兩側(cè)，D錯誤．] 2．(多選)一小球在水平桌面上做直線運(yùn)動，用照相機(jī)對著小球每隔0.1 s拍照一次，得到一幅頻閃照片，用刻度尺量得照片上小球各位置如圖所示，已知照片與實(shí)物的比例為1∶10，則(　　) A．圖中對應(yīng)的小球在通過8 cm距離內(nèi)的平均速度是2 m/s B．圖中對應(yīng)的小球在通過8 cm距離內(nèi)的平均速度是1.6 m/s C．圖中對應(yīng)的小球通過6 cm處的瞬時速度是2.5 m/s D．圖中對應(yīng)的小球通過6

12、cm處的瞬時速度是2 m/s AD　[小球在通過8 cm距離內(nèi)的平均速度＝＝ cm/s＝200 cm/s＝2 m/s，A對，B錯．可以認(rèn)為小球通過6 cm處的瞬時速度等于相鄰兩點(diǎn)間的平均速度v＝＝＝200 cm/s＝2 m/s，C錯，D對．] 3．打點(diǎn)計(jì)時器使用的交流電源頻率為50 Hz，在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，若交流電源的頻率變小了而未被發(fā)現(xiàn)，則測得小車的速度值與真實(shí)值比較將(　　) A．偏大　　　　　 B．偏小 C．無影響 D．無法判斷 A　[打點(diǎn)計(jì)時器打點(diǎn)的頻率是由電源的頻率決定的，且打點(diǎn)的頻率等于電源的頻率．當(dāng)交流電源的頻率為50 Hz時，打點(diǎn)計(jì)時器每

13、隔0.02 s打一個點(diǎn)；當(dāng)交流電源的頻率低于50 Hz時，打點(diǎn)計(jì)時器打點(diǎn)的時間間隔將大于0.02 s，計(jì)算速度時如果仍按0.02 s計(jì)算，由v＝可知，因測量值t小于真實(shí)值，故導(dǎo)致測量出的速度值大于真實(shí)值．] 4．(多選)在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，得到如圖所示的紙帶，其中A、B、C、D、E、F、G為計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時間間隔為T，x1、x2、x3、x4、x5、x6分別為AB、BC、CD、DE、EF、FG間的位移，下列可用來準(zhǔn)確計(jì)算D點(diǎn)小車速度的表達(dá)式是(　　) A. B. C. D. BC　[可用來計(jì)算D點(diǎn)小車速度的表達(dá)式有和，但比更準(zhǔn)確一些．] 5．

14、如圖所示是某同學(xué)用手水平地拉動紙帶通過打點(diǎn)計(jì)時器后(電源頻率為50 Hz)得到的紙帶，從A點(diǎn)通過計(jì)時器到D點(diǎn)通過計(jì)時器歷時________ s，位移為________ m，這段時間內(nèi)的平均速度為________ m/s，BC段的平均速度為______ m/s，F(xiàn)點(diǎn)的瞬時速度可以粗略地認(rèn)為是______________________________________m/s. (平均速度和瞬時速度的結(jié)果保留三位有效數(shù)字) [解析]　從A點(diǎn)通過計(jì)時器到D點(diǎn)通過計(jì)時器歷時0.1 s，位移為0.0760 m，這段時間內(nèi)的平均速度為AD＝ m/s＝0.760 m/s，BC段的平均速度為BC＝ m/

15、s＝0.950 m/s，F(xiàn)點(diǎn)的瞬時速度可以粗略地認(rèn)為是BC段的平均速度，即大小是0.950 m/s. [答案]　0.1　0.0760　0.760　0.950　0.950 6．做直線運(yùn)動的小車，牽引一條通過打點(diǎn)計(jì)時器的紙帶，交流電源的頻率是50 Hz，由紙帶上打出的某一個點(diǎn)開始，每5個點(diǎn)剪下一段紙帶，如圖所示，每一小段紙帶的一端與x軸重合，兩邊與y軸平行，將紙帶貼在坐標(biāo)系中． (1)仔細(xì)研究圖，找出小車在連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之間存在的關(guān)系； (2)設(shè)Δt＝0.1 s，請畫出該小車的v-t圖像； (3)根據(jù)圖像求小車的加速度． [解析]　(1)由題圖中每段紙帶所標(biāo)長度，可知在連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之差相等，Δy＝8 mm. (2)用紙帶的寬度表示Δt＝0.1 s的時間間隔，紙帶的長度表示Δt＝0.1 s內(nèi)的位移Δy，由v＝＝，即紙帶的長度就可以表示每小段中間時刻的速度，v-t圖像如答案圖所示． (3)利用v-t圖像求斜率，可知小車加速度a＝＝×10－2 m/s2＝0.8 m/s2. [答案]　(1)見解析　(2)如圖所示　(3)0.8 m/s2 - 8 -