高中物理必修一 2.1《實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律》教學(xué)案

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111學(xué)習(xí)目標(biāo): 1. 了解打點(diǎn)計時器的構(gòu)造、原理和使用方法。2. 學(xué)會使用打了點(diǎn)的紙帶研究物體的運(yùn)動情況。3. 掌握S=aT2的物理含義，知道怎樣判斷一個直線運(yùn)動是否為勻變速直線運(yùn)動。4. 知道怎樣利用勻變速運(yùn)動的規(guī)律求某點(diǎn)的瞬時速度。5. 理解和掌握通過打點(diǎn)紙帶用逐差法、v-t圖象求勻變速直線運(yùn)動的加速度。學(xué)習(xí)重點(diǎn): 1.打點(diǎn)計時器的的使用。 2.紙帶上數(shù)據(jù)的處理。學(xué)習(xí)難點(diǎn)：對紙帶的處理。主要內(nèi)容： 一、練習(xí)使用打點(diǎn)計時器1實驗原理 電磁打點(diǎn)計時器是一種使用交流電源的計時儀器，它的工作電壓是46V，電源頻率是50Hz，它每隔002s打一次點(diǎn)。電火花計時器是利用火花放電在紙帶上打出小孔而顯示出點(diǎn)跡的計時儀器，使用220V交流電壓，當(dāng)電源頻率為50Hz時，它每隔002s打一次點(diǎn)。 如果運(yùn)動物體帶動的紙帶通過打點(diǎn)計時器，在紙帶上打下的點(diǎn)就記錄了物體運(yùn)動的時間，紙帶上的點(diǎn)子也相應(yīng)地表示出了運(yùn)動物體在不同時刻的位置，研究紙帶上點(diǎn)子之間的間隔，就可以了解在不同時間里，物體發(fā)生的位移和速度的大小及其變化，從而了解物體運(yùn)動的情況。2注意事項 打點(diǎn)計時器在紙帶上應(yīng)打出輕重合適的小圓點(diǎn)，如遇到打出的是短橫線，應(yīng) 調(diào)整一下振針距復(fù)寫紙片的高度使之增大一點(diǎn)。 使用計時器打點(diǎn)時，應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計時器穩(wěn)定后，再釋放紙帶。 釋放物體前，應(yīng)使物體停在靠近打點(diǎn)計時器的位置。 使用電火花計時器時，應(yīng)注意把兩條白紙帶正確穿好，墨粉紙盤夾在兩紙帶之間，使用電磁打點(diǎn)計時器時，應(yīng)讓紙帶通過限位孔，壓在復(fù)寫紙下面。二、研究勻變速直線運(yùn)動1實驗?zāi)康倪M(jìn)一步熟悉怎樣使用打點(diǎn)計時器。測定勻變速直線運(yùn)動的加速度。v-t圖象法求加速度3注意事項 (1)鉤碼的質(zhì)量適當(dāng)大一些，使繩對小車的拉力始終遠(yuǎn)大于小車所受的摩擦力，保證外力基本恒定。(2)調(diào)整滑輪架的角度，使小車的拉繩與長木板板面平行。(3)開始時，應(yīng)將小車位置擺正，使紙帶與拉繩的方向一致，且不與打點(diǎn)計時器的限位孔邊相摩擦。(4)先啟動打點(diǎn)計時器，再釋放小車，小車行至終點(diǎn)時切斷電源或脈沖輸出開關(guān)。(5)要防止鉤碼落地和小車跟定滑輪相撞。(6)選擇一條理想的紙帶，是指紙帶上的點(diǎn)跡清晰，適當(dāng)舍棄點(diǎn)子密集部分，適當(dāng)選取計數(shù)點(diǎn)，弄清楚所選的時間間隔T等于多少秒。4實驗步驟(1)把附有滑輪的長木板平放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)計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，細(xì)繩跨過滑輪，下邊掛上臺適的鉤碼，把紙帶穿過打點(diǎn)計時器并把它的一端固定在小車的后面。實驗裝置見圖。(3)把小車停在靠近打點(diǎn)計時器處，接通電源后，放開小車，讓小車運(yùn)動，打點(diǎn)計時器就在紙帶上打下一系列的點(diǎn)。換上新紙帶，重復(fù)實驗三次。（4）從三條紙帶中選擇一條比較理想的使用，舍掉開頭的比較密集的點(diǎn)子，在后邊便于測量的地方找一個開始點(diǎn)，我們把每打五次點(diǎn)的時間作為時間的單位，也就是T=0025=01s，在選好的開始點(diǎn)下面標(biāo)明0，在第六點(diǎn)下面標(biāo)明1，在第十一點(diǎn)下面標(biāo)明2，在第十六點(diǎn)下面標(biāo)明3標(biāo)明的點(diǎn)O，1，2，3叫做記數(shù)點(diǎn)，兩個相鄰記數(shù)點(diǎn)間的距離分別是S1，S2，S3(5)測出六段位移S1，S2，S3，S6的長度，把測量結(jié)果填入表中。(6)根據(jù)測量結(jié)果，利用前面的公式，計算出a1、a2、a3的值，注意T=0025=ls。(7)求出a1、a2、a3的平均值，它就是小車做勻變速直線運(yùn)動的加速度?！纠弧坑么螯c(diǎn)計時器研究勻變速直線運(yùn)動的實驗中，造成各連續(xù)相等的時間間隔內(nèi)位移之差不是一個恒量的主要原因是 ( ) A長度測量不精確 B打點(diǎn)間隔不均勻 C運(yùn)動中受摩擦力作用 D 木板未調(diào)成水平 【例二】在測定勻變速直線運(yùn)動的加速度的實驗中，為了減小測量小車運(yùn)動加速度的相對誤差，下列列舉的措施中，哪些是有益的？A 使小車運(yùn)動的加速度盡量小一些 B 適當(dāng)增加掛在細(xì)繩下的鉤碼個數(shù) C在同樣條件，打出多條紙帶，選其中一條最理想的進(jìn)行測量和計算；D舍去紙帶上密集的點(diǎn)，然后選取計數(shù)點(diǎn)，進(jìn)行計算。【例三】如圖是小車在斜面上滑動時，通過計時器所得的一條紙帶，測得各段長度為OA=605厘米，0B=1318厘米，0C=2140厘米，OD=307厘米，0E=4110厘米，OF=5258厘米，根據(jù)這些數(shù)據(jù)，可判斷小車做_運(yùn)動，判斷依據(jù)是：_?！纠摹繙y定勻變速直線運(yùn)動的加速度的實驗中，打點(diǎn)計時器記錄紙帶運(yùn)動的時間，計時器所用電源的頻率為50赫茲。如圖為做勻變速直線運(yùn)動的小車帶動的紙帶上記錄的一些點(diǎn)，在每相鄰的兩點(diǎn)中間都有四個點(diǎn)未畫出。按時間順序0、1、2、3、4、5六個點(diǎn)用尺量出1、2、3、4、5點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別是：(單位：厘米)878 1608 2187 2616 2894由此得出小車加速度的大小為_米秒2，方向_。 課堂訓(xùn)練:1電磁打點(diǎn)計時器是一種使用_(交流?直流?)電源的_儀器，它的工作電壓是_伏特。當(dāng)電源頻率是50赫茲時，它每隔_s打一次點(diǎn)。2根據(jù)打點(diǎn)計時器打出的紙帶，我們可以從紙帶上直接得到的物理量是( )A時間間隔 B位移 c加速度 D平均速度。3下列有關(guān)小車運(yùn)動情況的說法中，哪些是正確的? ( )A小車在任意兩個連續(xù)相等的對間里的位移相等，小車的運(yùn)動一定是勻加速運(yùn)動；B若小車做勻加速直線運(yùn)動，則它在任意兩個連續(xù)相等時間里的位移之差，一定相等：C若小車做勻加速直線運(yùn)動，則它在任意兩個連續(xù)相等時間里的位移之差不斷增大：D若小車通過任意兩個連續(xù)相等的位移的時間之差相等，則小車做的是勻變速直線運(yùn)動。4某同學(xué)在用打點(diǎn)計時器測定勻變速直線運(yùn)動的加速度時，得到了如圖所示的紙帶，他舍棄密集點(diǎn)后，從o點(diǎn)開始每隔兩個點(diǎn)取一個計數(shù)點(diǎn)?則每兩個計數(shù)點(diǎn)的時間間隔_s，測得OA=320厘米，DE=927厘米，則物體運(yùn)動的加速度為_米秒2。課后作業(yè)：1關(guān)于計數(shù)點(diǎn)的下列說法中，哪些是正確的? ( )A用計數(shù)點(diǎn)進(jìn)行測量計算，既方便，又可減小誤差：B相鄰計數(shù)點(diǎn)間的時間間隔戍是相等的； C相鄰計數(shù)點(diǎn)間的距離麻當(dāng)是相等的；D.計數(shù)點(diǎn)是從計時器打出的實際點(diǎn)中選出來，相鄰計數(shù)點(diǎn)間點(diǎn)痕的個數(shù)相等。2本實驗中，關(guān)于計數(shù)點(diǎn)間時間間隔的下列說法中正確的有 ( )A每隔四個點(diǎn)取一個計數(shù)點(diǎn)，則計數(shù)點(diǎn)問的時間間隔為010秒；B每隔四個點(diǎn)取一個計數(shù)點(diǎn)，則計數(shù)點(diǎn)間的時間間隔是O08秒：C每隔五個點(diǎn)取一個計數(shù)點(diǎn)，則計數(shù)點(diǎn)問的時間間隔為008秒；D每隔五個點(diǎn)取一個計數(shù)點(diǎn)，則計數(shù)點(diǎn)間的時間間隔為010秒：E每五個點(diǎn)取一個計數(shù)點(diǎn)，則計數(shù)點(diǎn)間的時間間隔為008秒。3接通電源與讓紙帶(隨物體)開始運(yùn)動，這兩個操作的時間關(guān)系應(yīng)當(dāng)是： ( )A先接通電源，后釋放紙帶： B先釋放紙帶，后接通電源； C釋放紙帶的同時接通電源； D先接通電源或先釋放紙帶都可以。 4當(dāng)紙帶與運(yùn)動物體連接時，打點(diǎn)計時器在紙帶上打出點(diǎn)痕，下列關(guān)于紙帶上的點(diǎn)痕說法中，哪些是正確的?A點(diǎn)痕記錄了物體運(yùn)動的時間：B，點(diǎn)痕記錄了物體在不同時刻的位置和某段時間內(nèi)的位移；C點(diǎn)在紙帶上的分布情況，反映了物體的質(zhì)量和形狀；D紙帶上點(diǎn)痕的分布情況，反映物體的運(yùn)動情況。5打點(diǎn)計時器振針打點(diǎn)的周期，決定于： ( )A交流電壓的高低； B交流電的頻率；C永久磁鐵的磁性強(qiáng)弱； D振針與復(fù)寫紙的距離。6采取下列哪些措施，有利于減少紙帶受到摩擦而產(chǎn)生的誤差? ( )A改用直流6伏電源； B電源電壓越低越好；C用平整的紙帶，不用皺折的紙帶；D紙帶理順攤平，不讓它卷曲、歪斜。7如圖所示的四條紙帶，是某同學(xué)練習(xí)使用打點(diǎn)計時器得劍的紙帶的右端后通過打點(diǎn)計時器。從點(diǎn)痕的分布情況可以斷定：紙帶_是勻速通過打點(diǎn)計時器的，紙帶_是越走越快的，紙帶是先越走越快，后來又越走越慢。8若所用電源頻率是50赫，圖中D紙帶，從A點(diǎn)通過計時器到B點(diǎn)通過計時器，歷時_s，位移為_米，這段時間內(nèi)紙帶運(yùn)動的平均速度是_ms。BC段的平均速度是_ms，而AD段的平均速度是_ms。9在研究勻變速直線運(yùn)動的實驗中，打點(diǎn)計時器在紙帶上打出了一系列的點(diǎn)，其中a、b、c、d，e、f、g、h是連續(xù)的8個點(diǎn)。若選a點(diǎn)為第1計數(shù)點(diǎn)，將刻度尺的零刻度對準(zhǔn)點(diǎn)a時，可測得ab=O9cm，ac=2cm，ad=33cm，ae=48cm，水65cm，ag=84cm，ah=105cm，因為_，所以物體的運(yùn)動是勻加速直線運(yùn)動若打點(diǎn)計時器每打相鄰兩點(diǎn)的時間間隔為O02s，則b點(diǎn)的瞬時速度為_，g點(diǎn)的瞬時速度為_，物體運(yùn)動的加速度為_。111