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1、|实验：探究小车速度随时间变化的规律【学习目标】1.进一步练习使用打点计时器并会利用平均速度求瞬时速度2.会利用 vt 图象处理实验数据3.尝试用 vt 图象表示运动规律【课前预习案】1实验原理：由纸带还可以间接测量瞬时速度，方法是以某点为中间时刻取一小段位移，用这段位移的 表示这点的瞬时速度2实验器材：打点计时器、 、纸带、一端附有滑轮的长木板、小车、细绳、 、 、坐标纸3用 vt 图象表示小车的运动情况：以速度 v 为纵轴 、时间 t 为 建立直角坐标系，把小车不同时刻的速度进行 ，然后用 (包括直线)连接这些点【课堂探究案】一、实验步骤1如图 211 所示，把一端附有滑轮的长木板平放在实
2、验桌上，并使滑轮伸出桌面，打点计时器固定在长木板没有滑轮的一端，连接好电路图 2112把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下面挂上适当的钩码，把纸带穿过打点计时器，并把纸带的另一端固定在小车的后面3把小车停在打点计时器处，先接通电源，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系列小点，随后立即关闭电源4换上新纸带，重复实验三次二、数据处理1表格法(1)从几条纸带选择一条点迹最清晰的舍掉开头一些过于密集的点迹，找一个适当的点当作计时起点(0 点) ，每 5 个点(相隔 0.1 s)取一个计数点进行测量，如图 212 所示(相邻两点间还有四个点未画出)标明 0、1、2、3、4，测
3、量各计数点到 0 点的距离x，并记录填入表中2图 212(2)分别计算出相邻的两计数点之间的距离 x1、x 2、 x3.(3)利用一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度，即 vn.例如，图中计数点 4 的速度 v4 .并将求得的各计数点 1、2、3、4、5xn xn 12T x4 x52T的瞬时速度，填入上面的表格中(4)根据表格的数据，分析速度随时间怎么变化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
4、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)根据画出的 vt 图象求出小车运动的加速度 a . v t三、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，适当舍弃点迹密集部分，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5要逐次测量各段距离，应尽可能地一次测量完毕6在坐标纸上画 vt 图象时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图象尽量分布在坐标平面中央例 1 在“探究小车的速度随时间变化的规律”的实验中，某同学操作过程中有以下实验步骤：A拉住纸带，将小车
5、移至靠近打点计时器处，先放开纸带，再接通电源；B将打点计时器固定在长木板上，并连接好电路；C把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下边吊着适当重的钩码，放手后看小车能否在木板上做平稳的加速运动；D取下纸带；E把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上，并使附有定滑轮的一端伸出桌面；F将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔；G换上新纸带，重复操作两次(1)其中有错误的步骤是_；应改正为_(2)将改正后的步骤按合理的顺序写在横线上：步骤顺序为_例 2 (20132014 江苏高一期中)在探究小车的速度随时间变化的规律 的实验中，利用打点计时器打出了如图 214 所示的一条纸带，其中 1、2、3
6、、4、5、6 均为记数点，且相邻的两个计数点之间都还有 4 个点没有画出来，已知电源的频率为 50 Hz.现测得： s11.40 cm，s 21.90 cm，s 32.40 cm，s 42.90 cm，s 53.40 cm，s 63.90 cm.图 214(1)在打点计时器打出点 2、3、4、5、6 时，小车的速度分别为：v2_cm/s，v 3_cm/s，v 4_cm/s，v 5_cm/s.(2)在图 215 的坐标纸上作出速度时间图象(从 1 开始计时)4图 215(3)根据作出的速度时间图象，求出小车的加速度为_m/s 2(取二位有效数字)【当堂检测】1在“探究小车速度随时间变化的规律”的
7、实验中，下列方法有助于减少实验误差的是( )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、间隔适当的那一部分进行测量、计算D适当减少挂在细绳下钩码的个数2在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，算出小车经过各计数点的瞬时速度，为了计算加速度，合理的方法是( )A根据任意两计数点的速度，用公式 av/t 算出加速度B根据实验数据画出 vt 图象，量出其倾角，由公式 atan 求出加速度C根据实验数据画出 vt 图象，由图象上相距较远的两点所对应的速度、时间的值用公式 av/t 算出加速度D依次算出通过连续两计数
8、点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度3如图 216 所示，是某同学由打点计时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出，其中 x17.05 cm、x 27.68 cm、x 38.33 cm 、x 48.95 cm、x 59.61 cm、x 610.27 cm.图 216|(1)下表列出了打点计时器打下 B、D、F 时小车的瞬时速度，请在表中填入打点计时器打下 C、 E 两点时小车的瞬时速度(保留三位有效数字 ).(2)以 A 点为计时起点，在坐标图 217 中画出小车的速度 时间关系图线图 217(3)根据你画出的小车的速度时间的关系图线计算出的小车的加
9、速度a_m/s 2.(保留两位有效数字)【课后训练】1在做“探究小车速度随时间变化的规律”实验时，根据打点计时器打出的纸带，我们可以不利用公式计算就能直接得到的物理量是( )A时间间隔 B瞬时速度C加速度 D某段时间内的位移2关于用打点计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验，下列说法中正确的是( )A打点计时器应固定在长木板上，且靠近滑轮一端B开始实验时小车应靠近打点计时器一端C应先接通电源，待打点稳定后再释放小车D牵引小车的钩码个数越多越好3在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下列说法不正确的是( )A纸带上可以每隔任意相同数量的点选取一个计数点B使用刻度尺测量长度时，要进行估读
10、C作 vt 图象时，所描曲线必须经过每一个点6D在数据处理时，常用公式法和图象法图 2184如图 218 所示为同一打点计时器打出的两条纸带，由纸带可知( )A在打下计数点“0”至“5”的过程中，纸带甲的平均速度比乙的大B在打下计数点“0”至“5”的过程中，纸带甲的平均速度比乙的小C纸带甲的加速度比乙的大D纸带甲的加速度比乙的小5在探究小车速度随时间变化的规律实验中，更换不同砝码重复三次实验，经数据处理做作三条 vt 图象，如图 219 所示，则下列选项正确的是 ( )A三次实验中加速度最大的是图中直线 cB三次实验中加速度最大的是图中直线 aC图象为倾斜的直线表示小车的速度恒定D图象为倾斜的
11、直线表示小车的加速度恒定6(1)在做“ 探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，给你以下器材：电磁打点计时器，电池组，纸带，复写纸，小车，钩码，细绳，一端附有定滑轮的长木板，其中不需要的器材是_，还需要增添的器材有_(2)关于“探究小车速度随时间变化的规律”这一实验，下列说法正确的是_A长木板不能侧向倾斜，也不能一端高一端低B在释放小车前，小车应紧靠在打点计时器处C应先接通电源，待打点计时器打点稳定后再释放小车D打点计时器应接在低压直流电源上E小车运动时要保持纸带与打点计时器平面、木板平行F必须选择点迹清晰的纸带，且应以打点计时器打下的第一个点为第一个计数点G画 vt 图象时，应先描点后连线，
12、并且要把描出的所有点都连接起来7在研究匀变速直线运动的实验中，算出小车经过各计数点瞬时速度如下计数点序号 1 2 3 4 5 6计数点对应的时刻（s） 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60通过计数点的速度（cms） 44.0 62.0 81.0 100.0 110.0 168.0为了计算加速度，合理的方法是 （ ） |A根据任意两计数点的速度用公式 算出加速度tvaB根据实验数据画出 vt 图，量出其倾角，由公式 A = tg 求出加速度C根据实验数据画出 vt 图，由图线上相距较远的两点所对应的速度、时间，用公式算出加速度tvaD依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出
13、平均值作为小车的加速度8一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，记录下小球每次曝光的位置，并将小球的位置编号如图 2110 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，v 20.06 m/s ，v3_m/s，v 40.18 m/s，v 5_m/s.在图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) ；根据图象可求出加速度 a_m/s 2.(保留三位有效数字)9实验小组在用打点计时器测定匀变速直线运动加速度的实验中，得到一条纸带如图 2112 所示，A、B、C、D、E、F、G 为计数点，相邻计数点间时间间隔为 0.10 s，利用刻度尺已经测量得到 x11.20 cm，x 21.60 cm，x 31.98 cm，x 42.38 cm，x 52.79 cm ，x 63.18 cm.图 2112(1)根据给出的实验数据，判断该实验小组使用的刻度尺的最小刻度是什么？(2)计算运动物体在 B、C、D、E、F 各点的瞬时速度图 21138