高一物理人教版必修第一冊學(xué)案：實(shí)驗(yàn) 探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律 Word版含答案

2.1 實(shí)驗(yàn)：探究小車隨時(shí)間變化的規(guī)律學(xué)習(xí)目標(biāo)1、進(jìn)一步熟練打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用。2、加深學(xué)習(xí)利用紙帶求某時(shí)刻瞬時(shí)速度的方法。3、進(jìn)一步提高用描點(diǎn)法作圖的能力。重點(diǎn)難點(diǎn)1、圖像法研究速度隨時(shí)間變化的規(guī)律。（重點(diǎn)）2、學(xué)習(xí)利用紙帶球某時(shí)刻瞬時(shí)速度的方法。（重點(diǎn)）3、對運(yùn)動(dòng)的速度隨時(shí)間變化規(guī)律的探究。（難點(diǎn)）自主探究一、 實(shí)驗(yàn)器材（1）本實(shí)驗(yàn)用到的實(shí)驗(yàn)器材有_。二、實(shí)驗(yàn)原理 （1）利用紙帶計(jì)算瞬時(shí)速度；以紙帶上某點(diǎn)為中間時(shí)刻取一小段位移，用這段位移的_表示這點(diǎn)的瞬時(shí)速度。 （2）用v-t圖像表示小車的運(yùn)動(dòng)情況；以速度v為_、時(shí)間t為_。建立直角坐標(biāo)系，用描點(diǎn)法畫出校車的v-t圖像。圖線的_表示加速度的大小，如果v-t圖像是一條傾斜的直線，說明小車的速度_的。三、實(shí)驗(yàn)步驟（1）如圖所示，把一端附有定滑輪的長木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長木板沒有滑輪的一端，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，下面掛上適當(dāng)?shù)你^碼，把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并把紙帶的一端連在小車的后面.（3）把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置，先_,后_（填“接通電源”或“釋放小車”），讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一行小點(diǎn)，隨后立即關(guān)閉電源。（4）換上新紙帶，重復(fù)操作兩次。四、數(shù)據(jù)處理（1）如圖所示，一般不是直接測量相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，而是先測量出各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)到計(jì)時(shí)零點(diǎn)的距離X1、X2、X3、X4、X5，在計(jì)算出相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離，X1=X2,X2=X2-X1,X3=X3-X2,X4=X4-X3,X5=X5-X4.（2）各計(jì)數(shù)點(diǎn)對應(yīng)的瞬時(shí)速度用平均速度來代替，即v1，v2，T為相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔，若交流電源頻率為50 Hz，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)(中間隔4個(gè)點(diǎn))，則T0.1 s.設(shè)計(jì)表格并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)位置編號123456時(shí)刻t/s0.10.20.30.40.50.6 v/(m·s1)（3） 作出小車運(yùn)動(dòng)的vt圖象定標(biāo)度：坐標(biāo)軸的標(biāo)度選取要合理，應(yīng)使圖象大致布滿坐標(biāo)紙.描點(diǎn)：在坐標(biāo)紙上描出各個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的位置.連線：用一條平滑的曲線或直線“擬合”這些點(diǎn).（4） 分析數(shù)據(jù)并求出加速度如果畫出的vt圖象是一條傾斜的直線，說明小車做速度均勻變化的直線運(yùn)動(dòng)._表示開始計(jì)時(shí)時(shí)小車的速度初速度.在vt圖象上任意取兩個(gè)間隔較遠(yuǎn)的點(diǎn)(這兩個(gè)點(diǎn)不一定是我們表格中已測得的點(diǎn))，找出它們的坐標(biāo)值，然后把它們的坐標(biāo)值代入公式a中求出加速度，即用圖線的_求加速度.五、注意事項(xiàng)（1）開始釋放小車時(shí)，應(yīng)使小車_(填“靠近”或“遠(yuǎn)離”)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器.（2）先_，等打點(diǎn)穩(wěn)定后，再_(填“接通電源”或“釋放小車”).（3）選取一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，舍掉開頭點(diǎn)跡密集部分，選取適當(dāng)?shù)挠?jì)數(shù)點(diǎn)(注意計(jì)數(shù)點(diǎn)與計(jì)時(shí)點(diǎn)的區(qū)別)，弄清楚所選的時(shí)間間隔T等于多少.（4）在坐標(biāo)紙上畫vt圖象時(shí)，注意坐標(biāo)軸單位長度的選取，應(yīng)使圖象大致布滿坐標(biāo)紙.探究思考一、實(shí)驗(yàn)器材和操作二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理【典例二】2、在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，如圖所示為次記錄小車運(yùn)動(dòng)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(gè)點(diǎn))，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T0.1 s.(1)根據(jù)_計(jì)算各點(diǎn)的瞬時(shí)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vt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)的速度的物理意_。解題思路：（1）根據(jù)一段時(shí)間的平均速度等于這段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度。打D點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度：；打C點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度：；打B點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度：（2）有上述數(shù)據(jù)作出小車的v-t圖像如圖所示：由圖像斜率可得小車的加速度為：（3）將圖像延長與縱軸相交，交點(diǎn)意義是零時(shí)刻小車經(jīng)過A點(diǎn)的速度。答案：（1）平均速度，3.9；2.64；1.38；（2） 如上圖所示，12.8m/s²；（3） 零時(shí)刻小車經(jīng)過A點(diǎn)的速度。隨堂訓(xùn)練1、關(guān)于“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)操作，下列說法正確的是（ ）A長木板不能傾斜，也不能一端高一端低B在釋放小車前，小車應(yīng)緊靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器C應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器開始打點(diǎn)后再釋放小車D要在小車到達(dá)定滑輪前使小車停止運(yùn)動(dòng)        2、在“測定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度”實(shí)驗(yàn)中,使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 (所用交流電的頻率為50Hz)得到如圖所示的紙帶。 圖中的點(diǎn)為計(jì)數(shù)點(diǎn),相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出來,下列表述正確的是(   )A.實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先放開紙帶再接通電源B.相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.1sC.可表示出最接近計(jì)數(shù)點(diǎn)B對應(yīng)的速率D.相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.02s3、在“測定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度”的實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電的頻率為50 Hz，記錄小車做勻變速運(yùn)動(dòng)的紙帶如圖所示，在紙帶上選擇0、1、2、3、4、5六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出，紙帶旁并排放著帶有最小分度為毫米的刻度尺，刻度尺的零點(diǎn)跟“0”計(jì)數(shù)點(diǎn)對齊，由圖讀出三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)1、3、5到0點(diǎn)的距離d1、d2、d3，填入下列表格中距離d1d2d3測量值/cm計(jì)算小車通過計(jì)數(shù)點(diǎn)“2”的瞬時(shí)速度為v2_ m/s；小車的加速度是a_ m/s2(保留兩位有效數(shù)字)4、在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器“測定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度”實(shí)驗(yàn)中:1.所用實(shí)驗(yàn)器材除電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(含紙帶、復(fù)寫紙)、小車、一端帶有滑輪的長木板、繩、鉤碼、導(dǎo)線及開關(guān)外,在下面的器材中,必須使用的還有_(填選項(xiàng)代號)A.電壓合適的交流電源B.電壓合適的直流電源C.刻度尺D.停表E.天平2.某同學(xué)將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到頻率為50Hz的交流電源上,實(shí)驗(yàn)時(shí)得到一條紙帶,紙帶上為計(jì)數(shù)點(diǎn),每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒有畫出.由紙帶可知,打C點(diǎn)時(shí)小車的速度_m/s(結(jié)果保留三位有效數(shù)字).3.若實(shí)驗(yàn)時(shí),電源頻率略低于50Hz,但該同學(xué)仍按50Hz計(jì)算小車的速度,則測量得到的小車速度與真實(shí)速度相比將_(填“偏大”“偏小”或“不變”).5、某同學(xué)在用小車做“測定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度”實(shí)驗(yàn)時(shí)，從打出的若干紙帶中選出了如圖所示的一條(每兩點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒有畫出來)，上部的數(shù)字為相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源頻率為50 Hz。(1)計(jì)算出打下B點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度：vB=_m/s (2)在研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，算出小車經(jīng)過各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度，為了計(jì)算加速度， 最合理的方法是（ ） A、根據(jù)任意兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度用公式a=v/t算出加速度 B、根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出v-t圖象，量取其傾角，由公式a=tan求出加速度 C、根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出v-t圖象，由圖象上相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)所對應(yīng)的速度、時(shí)間用公式 a=v/t算出加速度 D、依次算出通過連續(xù)兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的加速度，算出平均值作為小車的加速度 (3)除了上面那種方法，我們還可以用逐差法計(jì)算小車的加速度，那么小車運(yùn)動(dòng)的加速度的計(jì)算表達(dá)式為_ ，加速度的大小為_ m/s2 。 (結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)6、某同學(xué)用如下圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究物體的速度與時(shí)間的關(guān)系：(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先_再_(填“接通電源”或“放開小車”)(2)若所接電源的頻率是50Hz，則每隔_秒打一個(gè)點(diǎn)(3)圖乙是繪出的小車速度時(shí)間關(guān)系圖線，根據(jù)圖線求出小車的加速度為a_m/s2.(保留三位有效數(shù)字)