2018版高中物理第二章匀变速直线运动的研究1实验：探究小车速度随时间变化的规律学案新人教版必修12.wps

1 1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 一、实验目的 1进一步练习使用打点计时器 2利用 vt 图象处理数据，并据此判断物体的运动性质 3能根据实验数据求加速度 二、实验原理 xnxn1 1利用打点计时器所打纸带的信息，代入计算式 vn ，即用以 n 点为中心的一 2T 小段时间间隔的平均速度代替 n 点的瞬时速度 2用描点法作出小车的 vt 图象，根据图象的形状判断小车的运动性质若所得图象为 一条倾斜直线则表明小车做匀变速直线运动 3利用 vt 图象求出小车的加速度 三、实验器材 打点计时器、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流 电源. 一、实验步骤 1如图 211 所示，把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计 时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路 图 211 2把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上钩码，把纸带穿过打点计时器， 并把纸带的一端固定在小车的后面 3把小车停在靠近打点计时器处，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列小点 4换上新的纸带，重复实验两次 5增减所挂钩码，按以上步骤再做两次实验 1 二、数据处理 1表格法 (1)从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开始一些比较密集的点，在后面便于测 量的地方找一个点，作为计数始点，以后依次每五个点取一个计数点，并标明 0、1、2、3、 4、，如图 212 所示 图 212 (2)依次测出 01、02、03、04、的距离 x1、x2、x3、x4、，填入表中. 位置 1 2 3 4 5 6 长度 x1 x2 x3 x4 x5 x6 02 13 24 35 46 各段长度 时间间隔 v/(m·s1) x2 x3x1 x4x2 (3)1、2、3、4、各点的瞬时速度分别为：v1 、v2 、v3 、v4 2T 2T 2T x5x3 、.将计算得出的各点的速度填入表中 2T (4)根据表格中的数据，分析速度随时间变化的规律 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 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 v (4)根据所画 vt图象求出小车运动的加速度 a . t 2 三、误差分析 1木板的粗糙程度不同，摩擦不均匀 2根据纸带测量的位移有误差，从而计算出的瞬时速度有误差 3作 vt 图象时单位选择不合适或人为作图不准确带来误差 四、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 等于多少秒 5要防止钩码落地，避免小车跟滑轮相碰，当小车到达滑轮前及时用手按住 6要区分打点计时器打出的计时点和人为选取的计数点，一般在纸带上每隔 4 个点取一 个计数点，即时间间隔为 t0.02×5 s0.1 s. 7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较大的 坐标平面内 实验探究 1 实验过程与实验操作 在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，按照实验进行的先后顺序，将 下述步骤的代号填在横线上 A把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面 B把打点计时器固定在长木板没有滑轮的一端，并连好电路 C换上新的纸带，再重做两次 D把长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面 E使小车停在靠近打点计时器处，接通电源，放开小车，让小车运动 F把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下边吊着合适的钩码 G断开电源，取出纸带 【解析】 实验步骤可简化为放置固定连接先接后放开始实验重复实验把长 木板平放在实验桌上，把打点计时器固定在木板的一端，并连好电路把穿过打点计时器的纸 带固定在小车后面，在小车上拴上吊着钩码的细绳，然后使小车停在靠近打点计时器处，先接 通电源，再放开小车让小车运动，打完一条纸带，断开电源，取下纸带换上新纸带，再重 做两次 3 【答案】 DBAFEGC 实验探究 2 利用 vt 图象求加速度 在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图 214 所示给出了从 0 点 开始，每 5 个点取一个计数点的纸带，其中 0,1,2,3,4,5,6都为计数点测得：x11.40 cm， x21.90 cm，x32.38 cm，x42.88 cm，x53.39 cm，x63.87 cm.那么： 图 214 (1)在计时器打出点 1,2,3,4,5 时，小车的速度分别为 v1 cm/s，v2 cm/s，v3 cm/s，v4 cm/s，v5 cm/s. (2)在图 215 所示的平面直角坐标系中作出速度时间图象 图 215 【导学号：57632024】 (3)分析小车运动速度随时间变化的规律 【解析】 (1)由题意可知，两相邻的计数点之间的时间间隔为 T0.02×5 s0.1 s，对 应各点速度分别为 x1x2 1.401.90 v1 cm/s16.50 cm/s 2T 2 × 0.1 x2x3 1.902.38 v2 cm/s21.40 cm/s 2T 2 × 0.1 x3x4 2.382.88 v3 cm/s26.30 cm/s 2T 2 × 0.1 x4x5 2.883.39 v4 cm/s31.35 cm/s 2T 2 × 0.1 x5x6 3.393.87 v5 cm/s36.30 cm/s. 2T 2 × 0.1 (2)利用描点法作出 vt 图象如图所示 4 (3)小车运动的 vt “图象是一条倾斜向上的直线，说明速度随时间均匀增加，它们呈 线 性关系” 【答案】 (1)16.50 21.40 26.30 31.35 36.30 (2)见解析图 (3)速度随时间均 匀增加 图象法处理数据时的两点注意 1作图时，要用平滑曲线将这些点连起来，要让尽可能多的点分布在线上，不在线上的 点均匀分布在直线两侧，离线较远的点删去，注意不可用折线连接 2利用 v t 图象求加速度时，应选用直线上相距较远的两个点来求直线的斜率，即加速 度不能采用量出点线的倾斜角，然后求出其正切值的方法来计算加速度，因为该倾斜角还与 坐标轴的标度有关 5