福建省泉州十五中高中物理 实验 研究小车的匀变速直线运动导学案 新人教版必修1(1).doc

实验：探究小车的匀变速直线运动 【学习目标】1、会正确使用打点计时器打出的小车匀变速直线运动的纸带2、会熟练利用公式求出小车运动某点的速度，加速度3、会用描点法作出 v-t 图象4、能从 v-t 图象分析出匀变速直线运动的速度随时间的变化规律。5、培养学生正确处理数据，分析误差原因的能力6、培养学生的探索发现精神【学习重、难点】1、图象法探究究速度随时间变化的规律2、各点瞬时速度、加速度的计算3、对实验误差原因的探究【方法指导】探究实验、讨论、练习【知识链接】1、电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，其工作电压是46v，电源的频率是50hz，它每隔0.02s打一次点。2、电磁打点计时器结构：接线柱线圈振片永久磁铁振针限位孔复写纸片定位轴纸带3、电火花计时器是利用火花放电在纸带上打出小孔而显示出点迹的计时仪器，使用220v交流电压，当频率为50hz时，它每隔0.02s打一次点，电火花计时器工作时，指导运动所受到的阻力比较小，它比电磁打点计时器实验误差小。4、作用：如果运动物体带动的纸带通过打点计时器，在纸带上打下的点就记录了物体运动的时间，纸带上的点也相应的表示出了运动物体在不同时刻的位置。研究纸带上的各点间的间隔，就可分析物体的运动状况。【自主学习】一、实验目的： 1、熟练使用打点计时器2、会利用公式处理数据得到小车某点瞬时速度、加速度3、从 v-t 图象分析探究小车速度随时间的变化规律。二、实验原理：1、打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，它每隔_s打一次点（电源频率是50hz），因此纸带上的点就表示了和纸带相连的运动物体在不同时刻的位置，研究纸带上点之间的间隔，就可以了解物体运动的情况。2、由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法：如图所示，0、1、2为时间间隔相等的各计数点，s1、s2、s3、为相邻两计数点间的距离，若_，则与纸带相连的物体的运动为匀变速直线运动。 3、由纸带求物体运动加速度的方法：（1）用“逐差法”求加速度：即根据s4-s1=s5-s2=s6-s3=3at2（t为相邻两计数点间的时间间隔）求出a1=_、a2=_、a3=_，再算出a1、a2、a3的平均值=_即为物体运动的加速度。（2）用v-t图法：即先根据vn=_求出打第n点时纸带的瞬时速度，后作出v-t图线，图线的斜率即为物体运动的加速度。三实验器材：_打点计时器、 电源、纸带、带滑轮的长木板、小车、 、细线、复写纸片、 。四、实验步骤：1把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，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。 2把一条细线拴在小车上，使细线跨过滑轮，下边挂上合适的 。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 后，放开 ，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。换上新纸带，重复实验三次。 4从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开头比较密集的点迹，在后边便于测量的地方找一个点做计时起点。为了测量方便和减少误差，通常不用每打一次点的时间作为时间的单位，而用每打五次点的时间作为时间的单位，就是t=0.02 s 5=0.1 s 。在选好的计时起点下面表明a，在第6点下面表明b，在第11点下面表明c，点a、b、c叫做计数点，两个相邻计数点间的距离分别是s1、s2、s3 5利用公式得出各计数点的瞬时速度、加速度填入下表：位置abcdefg时间（s）00.10.20.30.40.50.6v(m/s)a()6以速度v为 轴，时间t为 轴建立直角坐标系，根据表中的数据，在直角坐标系中描点。7通过观察思考，找出这些点的分布规律。五注意事项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，计时器工作后，再放开小车，当小车停止运动时及时断开电源。3、要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞，当小车到达滑轮前及时用手按住它。4、 牵引小车的钩码个数要适当，以免加速度过大而使纸带上的点太少，或者加速度太小而使各段位移无多大差别，从而使误差增大。加速度的大小以能在60cm长的纸带上清楚地取得六七个计数点为宜。5要区别计时器打出的点和人为选取的计数点。一般在纸带上每5个点取一个计数点，间隔为0.1 s 。【范例】例1（盐城市08届高三六所名校联考）某同学用如图所示装置测量重力加速度g,所用交流电频率为50 hz。在所选纸带上取某点为0号计数点，然后每3个点取一个计数点，所以测量数据及其标记符号如题图所示。该同学用两种方法处理数据(t为相邻两计数点的时间间隔)：方法a：由， 取平均值g=8.667 m/s2;方法b：由取平均值g=8.673 m/s2。（1）从实验装置看,该同学所用交流电的电压为_伏特,操作步骤中释放纸带和接通电源的先后顺序应该是_。（2）从数据处理方法看，在s1、s2、s3、s4、s5、s6中，对实验结果起作用的，方法a中有_;方法b中有_。因此，选择方法_（a或b）更合理，这样可以减少实验的_(系统或偶然)误差。（3）本实验误差的主要来源有：_（试举出两条）。例2（启东08届高三调研测试）在“利用打点计时器测定匀加速直线运动加速度”的实验中，打点计时器接在50hz的低压交变电源上。某同学在打出的纸带上每5点取一个计数点，共取了a、b、c、d、e、f六个计数点（每相邻两个计数点间的四个点未画出）从每一个计数点处将纸带剪开分成五段（分别为a、b、c、d、e段），将这五段纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在xoy坐标系中，如图所示，由此可以得到一条表示v-t关系的图线，从而求出加速度的大小abcdef（1）请你在xoy坐标系中用最简洁的方法作出能表示v-t关系的图线(作答在右图上)，并指出哪个轴相当于v轴？答： ；（2）从第一个计数点开始计时，为求出0.15s时刻的瞬时速度，需要测出哪一段纸带的长度？答： ；（3）若测得a段纸带的长度为2.0cm，e段纸带的长度为10.0cm，则可求出加速度的大小为 m/s2例3：图238为打点计时器打出的一条纸带,从纸带上看,打点计时器出的故障是：a、打点计时器接在直流电源上 b、电源电压不够大c、电源频率不稳定 d、振针压得过紧例4（07年苏锡常镇四市二模。12）如图（甲）所示，用包有白纸的质量为 1 . 00kg 的圆柱棒替代纸带和重物，蘸有颜料的毛笔固定在电动机上并随之转动，使之替代打点计时器当烧断悬挂圆柱棒的线后，在圆柱棒竖直下落的过程中，毛笔就在圆柱棒面上的纸上画出记号，如图（乙）所示，设毛笔接触棒时不影响棒的运动测得记号之间的距离依次为 26.0mm 、 41.0mm 、 56.0mm 、 71.0mm 、86.0mm 、 101.0mm ，已知电动机铭牌上标有“ 1500r min ”字样，由此研究圆柱棒的运动情况。（1）毛笔画相邻两条线的时间间隔t s ，图（乙）中的圆柱棒的 （选填“左”或“右”）端是悬挂端 （2）根据图（乙）所给的数据，计算毛笔画下记号c 时圆柱棒下落的速度vc= m/s , 圆柱棒竖直下落的加速度a m/s2. 【课堂检测】班级：_座号:_小组:_姓名：_1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，将下述步骤地代号填在横线上 。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木板的没有滑轮的一端，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把一条细线拴在小车上，细线跨过定滑轮，下边吊着合适的钩码 g断开电源，取出纸带2在下列给出的器材中，选出“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中所需的器材并填在横线上（填序号）。第 3 题图甲t1t0t2乙v电磁式打点计时器 天平 低压交流电源 低压直流电源 细线和纸带 钩码和小车 秒表 一端有滑轮的长木板 刻度尺选出的器材是 3、甲、乙两物体在同一直线上运动，它们的 v-t 图象如图，可知：a在t1时刻，甲和乙的速度相同 b在t1时刻，甲和乙的速度大小相等，方向相反c在t2时刻，甲和乙的速度方向相同，加速度方向也相同d在t2时刻，甲和乙的速度相同，加速度也相同4、一个质点正在做匀加速直线运动，现用固定的照相机对该质点进行闪光照相，闪光时间间隔为1 s。分析照片得到的数据，发现质点在第1次、第2次闪光的时间间隔内移动了2m；在第3次、第4次闪光的时间间隔内移动了8 m，由此可求得（ ）a第1次闪光时质点的速度b质点运动的加速度c第2次闪光到第3次闪光时间内质点的位移d质点运动的初速度cm06789105432111125、（2007年高考天津理综卷22）某学生用打点计时器研究小车的匀变速直线运动。他将打点计时器接到频率为50 hz的交流电源上，实验时得到一条纸带。他在纸带上便于测量的地方选取第一个计时点，在这点下标明a ，第六个点下标明b ，第十一个点下标明c ，第十六个点下标明d ，第二十一个点下标明e 。测量时发现b点已模糊不清，于是他测得ac长为14.56 cm ，cd长为11.15cm ，de长为13.73 cm ，则打c点时小车的瞬时速度大小为_ms ，小车运动的加速度大小为_ms2 ，ab的距离应为_cm 。（保留三位有效数字）6、（如皋市08届高三一轮复习测试卷）2007年10月24日，中国用长征运载火箭成功的发射了“嫦娥一号”卫星右图是某监测系统每隔2.5s拍摄的，是关于起始匀加速阶段火箭的一组照片已知火箭的长度为40m，用刻度尺测量照片上的长度，结果如图所示火箭的加速度a = _m/s2，火箭在照片中第2个像所对应时刻的瞬时速度大小 = _m/s7、一个小球沿斜面向下运动，用每间隔1/10s曝光一次的频闪相机拍摄不同时刻小球位置的照片，如图所示，即照片上出现的相邻两个小球的像之间的时间间隔为1/10s，测得小球在几个连续相等时间内位移（数据见表），则（1）小球在相邻的相等时间内的位移差 （填“相等”或“不相等”）。（2）有甲、乙两同学计算小球加速度方法如下：甲同学：乙同学：你认为甲、乙中哪位同学的计算方法正确？ ，加速度值为 。8、在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图给出了从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：s1=1.