高中物理 第二章 匀变速直线运动的研究 2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律课件 新人教版必修1.ppt

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 实验目的 1 巩固打点计时器的使用 纸带数据处理和测量瞬时速度的方法 2 通过实验探究 体验如何从实验中获取数据 学会利用图象处理实验数据的科学方法 3 知道小车在重物牵引下运动速度随时间变化的规律 实验原理 1 跟小车连在一起的纸带记录运动小车在不同时刻的位置 2 当时间间隔很短时 纸带上某点的瞬时速度可以用这一段时间内的平均速度表示 3 求出各点速度 用描点法画出小车的v t图象 根据图象的性质判断小车的速度随时间变化的规律 实验器材 电磁打点计时器 或电火花计时器 交流电源 导线 复写纸 纸带 一端带有滑轮的长木板 小车 细绳 钩码 刻度尺 坐标纸 实验过程 一 实验步骤1 如图所示 把一端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 2 将一条细绳拴在小车上 将细绳跨过滑轮 下边挂上适当的钩码 使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 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 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开始点 作为计数起点 0 以后依次每五个点取一个计数点 并标明0 1 2 3 4 测量各计数点到0点的距离x 并填入表中 2 当时间间隔很短时 纸带上某点的瞬时速度可以用这一段时间内的平均速度表示 即v1 vn n 2 3 求得各计数点1 2 3 4 5的瞬时速度 填入表格中 3 根据表格中的数据 分析小车速度随时间变化的规律 2 图象法 1 建坐标系 在坐标纸上建立直角坐标系 横轴表示时间 纵轴表示速度 2 定标度 坐标轴的标度选取要合理 应使图象大致分布在坐标平面中央 3 描点 根据表格中的数据在坐标系中描点 4 连线 观察各点的分布情况 用一条直线 拟合 这些点 注意要使尽可能多的点在直线上 不能连接在直线上的点应均匀分布在直线两侧 离直线较远的点要舍弃 5 根据所得到的直线 分析小车速度随时间变化的规律 实验探究 1 参看实验步骤2中 将细绳跨过滑轮 下边挂上适当的钩码 其中 你对 适当的钩码 如何理解 提示 钩码的个数决定小车所受的牵引力 小车在不同牵引力作用下的运动不同 若钩码个数过多 小车运动太快 则在纸带上打的点过少 若钩码个数过少 小车运动太慢 则在纸带上打的点过密 这两种情况都不利于进行实验数据的测量分析 所以挂适当的钩码的目的是使纸带受到的拉力适中 从而使纸带运动的速度适中 纸带上的点疏密适中 便于测量和分析 2 在实验中 测量每相邻两计数点间距离的正确方法是什么 提示 测量每两个相邻计数点间的距离 应该用带着毫米刻度的长尺的零刻度对准起点 读出各计数点对应的刻度值 然后逐一相减 得到每两个计数点间距离的数值 3 若纸带上相邻的点间距过小 如何确定计数点从而减小测量误差 提示 可每隔四个点取一个计数点 或每五个点取一个计数点 则计数点间的时间间隔为0 10s 4 v t图象中直线的斜率表示运动物体的加速度 我们能否采用测出直线倾斜角 然后求出其正切值的方法来计算运动物体的加速度 若不能 则应如何计算 提示 不能采用求正切值的方法来计算运动物体的加速度 因为还涉及标度的问题 应利用直线上相距较远的两个点的坐标来计算加速度 类型1实验操作 典例1 2017 扬州高一检测 在探究小车速度随时间变化规律的实验中 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 正确的实验步骤 把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木板没有滑轮的一端 并连好电路 把一条细绳拴在小车上 细绳跨过定滑轮 另一端吊合适的钩码 把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面 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 即顺序为 dbfaegc 答案 dbfaegc 类型2实验数据处理 典例2 2017 株洲高一检测 某同学在 探究小车速度随时间变化的规律 的实验中 用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况 在纸带上确定出a b c d e f g共7个计数点 其相邻点间的距离如图甲所示 每两个相邻的计数点之间还有4个打印点未画出 1 试根据纸带上各个计数点间的距离 计算出打下b c d e f五个点时小车的瞬时速度 并将各个速度值填入表中 要求保留3位有效数字 2 将b c d e f各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中 并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线 3 由所画速度 时间图象求出小车加速度为 m s2 解析 1 因为每相邻两计数点间还有4个打点 所以相邻的计数点之间的时间间隔为0 1s 利用匀变速直线运动的推论得 vb 0 400m s vf 0 721m s 2 将b c d e f各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中 并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线 3 根据v t图象求出图形的斜率k 所以小车加速度a k m s2 0 80m s2 答案 1 0 4000 721 2 见解析图 3 0 8 补偿训练 2017 宜兴高一检测 在 探究小车速度随时间变化的规律 实验中 如图所示为记录小车运动情况的一条纸带 图中a b c d e为相邻的计数点 相邻计数点间的时间间隔t 0 1s 1 计算d c b各点的瞬时速度 vd m s vc m s vb m s 2 在如图所示坐标系中作出小车的v t图象 并根据图象求出a 解析 1 若时间较小 平均速度可以代替某点的瞬时速度 d点的瞬时速度vd cm s 390cm s 3 9m s c点的瞬时速度vc c