2019-2020学年高一物理人教版（2019）必修第一册学案：实验 探究小车速度随时间变化的规律 Word版含答案.pdf

第 1 页 共 7 页 2.1 实验：探究小车随时间变化的规律 学习目标 1、进一步熟练打点计时器的使用。 2、加深学习利用纸带求某时刻瞬时速度的方法。 3、进一步提高用描点法作图的能力。 重点难点 1、图像法研究速度随时间变化的规律。 （重点） 2、学习利用纸带球某时刻瞬时速度的方法。 （重点） 3、对运动的速度随时间变化规律的探究。 （难点） 自主探究 一、实验器材 （1）本实验用到的实验器材有_。 二、实验原理 （1） 利用纸带计算瞬时速度 ； 以纸带上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）用 v-t 图像表示小车的运动情况 ； 以速度 v 为_、时间 t 为_。建立直角坐标 系，用描点法画出校车的 v-t 图像。图线的_表示加速度的大小，如果 v-t 图像是一条 倾斜的直线，说明小车的速度_的。 三、实验步骤 （1）如图所示，把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上，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。 （2）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，并把纸带的一端连在小车的后面. （3）把小车停在靠近打点计时器的位置，先_,后_（填“接通电源”或“释放 第 2 页 共 7 页 小车” ） ，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一行小点，随后立即关闭电源。 （4）换上新纸带，重复操作两次。 四、数据处理 （1）如图所示，一般不是直接测量相邻两个计数点间的距离，而是先测量出各个计数点到 计时零点的距离 X1、 X2、 X3、 X4、 X5， 在计算出相邻的两个计数点的距离， X1=X2,X2=X2-X1, X3=X3-X2,X4=X4-X3,X5=X5-X4. （2） 各计数点对应的瞬时速度用平均速度来代替， 即v1，v2，T x1x2 2T x2x3 2T 为相邻两个计数点间的时间间隔， 若交流电源频率为 50Hz， 每 5 个点取一个计数点(中间隔 4 个点)，则T0.1 s.设计表格并记录相关数据 位置编号123456 时刻 t/s0.10.20.30.40.50.6 v/(m·s 1) （3）作出小车运动的vt图象 定标度：坐标轴的标度选取要合理，应使图象大致布满坐标纸. 描点：在坐标纸上描出各个坐标点的位置. 连线：用一条平滑的曲线或直线“拟合”这些点. （4）分析数据并求出加速度 如果画出的vt图象是一条倾斜的直线，说明小车做速度均匀变化的直线运 动._表示开始计时时小车的速度初速度.在vt图象上任意取两个间隔 较远的点(这两个点不一定是我们表格中已测得的点)， 找出它们的坐标值， 然后把它们的坐 标值代入公式a中求出加速度，即用图线的_求加速度. v t 五、注意事项 （1）开始释放小车时，应使小车_(填“靠近”或“远离”)打点计时器. （2）先_，等打点稳定后，再_(填“接通电源”或“释放小车”). （3）选取一条点迹清晰的纸带，舍掉开头点迹密集部分，选取适当的计数点(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. （4）在坐标纸上画vt图象时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图象大致布满坐标纸. 第 3 页 共 7 页 探究思考 一、实验器材和操作 二、实验数据处理 【典例二】2、在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图所示为次记录小车运 动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点(A点为第一个点)，相邻计数点间的时 间间隔T0.1 s. (1)根据_计算各点的瞬时速度， 则vD_m/s，vC_m/s，vB_m/s. (2)在如图所示坐标系中画出小车的vt图线，并根据图线求出a_. （3） 将图线延长与纵轴相交， 交点的速度的物理意_。 解题思路：（1）根据一段时间的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度。打 D 点时小 车的瞬时速度：；打 C 点时小车的瞬时速度：smsmvD/9 . 3/10 2 . 0 6 . 27 6 . 105 2 ；打 B 点时小车的瞬时速度：smsmvC/64 . 2 /10 2 . 0 7 . 3 3 . 60 2 smsmvB/38. 1/10 2 . 0 6 . 27 2 （2）有上述数据作出小车的 v-t 图像如图所示： 第 4 页 共 7 页 由图像斜率可得小车的加速度为：sm t v a/8 .12 3 . 0 15 . 0 0 . 4 （3）将图像延长与纵轴相交，交点意义是零时刻小车经过 A 点的速度。 答案：（1）平均速度，3.9；2.64；1.38； （2）如上图所示，12.8m/s²； （3）零时刻小车经过 A 点的速度。 随堂训练 1、关于“探究小车速度随时间变化的规律”的实验操作，下列说法正确的是（ ） A长木板不能倾斜，也不能一端高一端低 B在释放小车前，小车应紧靠近打点计时器 C应先接通电源，待打点计时器开始打点后再释放小车 D要在小车到达定滑轮前使小车停止运动 2、在“测定匀变速直线运动的加速度”实验中,使用电磁打点计时器 (所用交流电的频率为 50Hz)得到如图所示的纸带。 图中的点为计数点,相邻两计数点间还有四个点未画出来,下 列表述正确的是( ) A.实验时应先放开纸带再接通电源 B.相邻两个计数点间的时间间隔为 0.1s C.可表示出最接近计数点B对应的速率 D.相邻两个计数点间的时间间隔为 0.02s 3、在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中，打点计时器使用的交流电的频率为 50 Hz，记录小车做匀变速运动的纸带如图所示，在纸带上选择 0、1、2、3、4、5 六个计数点， 第 5 页 共 7 页 相邻两计数点之间还有四个点未画出， 纸带旁并排放着带有最小分度为毫米的刻度尺， 刻度 尺的零点跟“0”计数点对齐，由图读出三个计数点 1、3、5 到 0 点的距离d1、d2、d3，填 入下列表格中 计算小车通过计数点“2”的瞬时速度为v2_ m/s；小车的加速度是a_ m/s2(保留两位有效数字) 4、在用打点计时器“测定匀变速直线运动的加速度”实验中: 1.所用实验器材除电磁打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、一端带有滑轮的长木板、绳、 钩码、导线及开关外,在下面的器材中,必须使用的还有_(填选项代号) A.电压合适的交流电源B.电压合适的直流电源C.刻度尺 D.停表E.天平 2.某同学将打点计时器接到频率为 50Hz 的交流电源上,实验时得到一条纸带,纸带上 为计数点,每相邻两个计数点间还有 4 个点没有画出.OABCDE、 、 、 、 、 由纸带可知,打C点时小车的速度_m/s(结果保留三位有效数字). C v 3.若实验时,电源频率略低于 50Hz,但该同学仍按 50Hz 计算小车的速度,则测量得到的小车 速度与真实速度相比将_(填“偏大”“偏小”或“不变”). 5、某同学在用小车做“测定匀变速直线运动的加速度”实验时，从打出的若干纸带中选出 了如图所示的一条(每两点间还有四个点没有画出来)， 上部的数字为相邻两个计数点间的距 离。打点计时器的电源频率为 50 Hz。 距离d1d2d3 测量值/cm 第 6 页 共 7 页 (1)计算出打下 B 点时小车的瞬时速度：vB=_m/s (2)在研究匀变速直线运动的实验中， 算出小车经过各计数点的瞬时速度， 为了计算加速度， 最合理的方法是（ ） A、根据任意两计数点的速度用公式 a=v/t 算出加速度 B、根据实验数据画出 v-t 图象，量取其倾角，由公式 a=tan求出加速度 C、 根据实验数据画出 v-t 图象， 由图象上相距较远的两点所对应的速度、 时间用公式 a= v/t 算出加速度 D、依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度 (3)除了上面那种方法，我们还可以用逐差法计算小车的加速度，那么小车运动的加速度的 计算表达式为_ ， 加速度的大小为_ m/s2 。 (结果保留两位 有效数字) 6、某同学用如下图甲所示的实验装置探究物体的速度与时间的关系： (1)实验时，使小车靠近打点计时器，先_再_(填“接通电源”或“放开小 车”) (2)若所接电源的频率是 50Hz，则每隔_秒打一个点 (3)图乙是绘出的小车速度时间关系图线，根据图线求出小车的加速度为a _m/s2.(保留三位有效数字) 第 7 页 共 7 页