高中物理：2.1《实验：探究小车速度随时间变化的规律》学案3（新人教版必修1）

2 12 1 实验 探究小车速度随时间变化的规律实验 探究小车速度随时间变化的规律 学案学案 重点难点 重点难点 重点 1 打点计时器的使用 2 画物体的速度 时间图象 难点 1 对纸带数据的处理 2 2 用计算机绘制 v t 图象 用具用具 附有滑轮的长木板 小车 带小钩的细线 25 g 的钩码 3 个 也可以用 50 g 的钩码 或用沙子和小桶代替钩码 用弹簧秤或天平称量 打点计时器 纸带 刻度尺 学生电源 导线 过程 过程 一 进行实验 1 步骤 略 2 实验注意问题 开始释放小车时 应使小车靠近打点计时器 先接通电源 再释放小车 当小车停止运动时应及时关闭电源 需防止钩码落地和小车与滑轮相撞 当小车到达滑轮前及时用手按住它 钩码个数适当 以免 a 过大点太少 应以 50cm 的纸带取得 20 40 个连续点 为佳 二 数据分析 1 纸带的选取和处理 多条纸带中选取一条点迹清晰且点迹排成直线的纸带进行处理 舍掉开头一段过于密集的 找一个适当的点做计时起点 为了减少测量误 差和便于计算 每隔 4 个 计时点 选取一个 计数点 进行测时 相邻 计数点的时间间隔为 0 1 秒 测量距离时从选取的计时起点到各个计数点的距离 提问 瞬时速度的计算方法 2 数据处理 用描点法做速度 时间图象 把各点的瞬时速度填入下表 位置编号 012345 时间 t s 速度 做 v t 图象 建立坐标系 纵坐标轴为速度 v 横坐标轴为时间 t 对坐标轴进行适当分度 使测量结果差不多布满坐标系 描出测量点 应尽可能清晰 用一条光滑的曲线 直线 连接坐标系中的点 明显偏离的点视为无效点 连线时应使连线两侧的点分布大致相同 出示一组数据让学生在黑板上描出图象 从最终结果看出小车的 v t 图象是一条倾斜的直线 三 对 v t 图象的认知 1 图象的物理意义 反映了速度随时间变化的规律不是物体运动的轨迹 2 可以从图象上得到任一时刻的速度 3 可以求物体的加速度 t v a 4 可以求出物体一段时间内的v 四 例题分析 例 1 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公式tva 算出加速度 B 根据实验数据画出 v t 图 量出其倾角 由公式 tan a求出加速度 C 根据实验数据画出 v t 图 由图线上相距较远的两点对应的速度 时间 由公 式 tan a求出加速度 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 例 2 一辆汽车关闭发动机后 以一定的初速度 86km h 冲上一段倾斜的长直公路 每隔 5s 读取一次汽车速度表的示数 记录如下切做了响应的单位换算 时间 t s 051015202530 速度 v km h 86817670655954 速度 v m s 23 422 521 119 418 116 415 0 由以上数据用描点法作出汽车速度与时间关系的图线 作业 书后习题 1 2 3 4 5 如图所示 是某质点做直线运动的 v t 图象 请回答下列问题 1 尽可能详细地描述质点分别 在 AB BC CD 段的运动 2 质点在 2s 末的速度多大 打点计时器纸带限位器要与长木板纵 轴位置对齐再固定在长木板上 使纸带 小车 拉线和定滑轮在一条直线上 小车要选择在 木板上运动不跑偏或跑偏较小的车 牵引小车的钩码以 100 g 以内为宜 若用到 150 g 以上 则纸带上打出的点数不能 满足以 0 1 s 为计数点取 6 组数值的要求 解决 办法 用小沙桶替代钩码 沙桶及沙的质量在 40 100 g 之间取三种不同质量 可用托盘天 平称量沙桶和沙子 若用 50 g 钩码 取至 150 g 时打出的纸带计数点之间的时间间隔可减小至 0 08 s 或 0 06 s 可以满足 6 组以上数据的要求 为防钩码落地损伤钩码 可在地面铺泡沫塑料垫 小沙桶可选择能装 100 g 以上砂子的带盖塑料瓶 在小车后面安装纸带的方法如图 2 1 所示 使小车运动时保持纸带与打点计时器平 面 木板平行 减少摩擦力影响 注意调整滑轮高度 使拉车的线与木板平行 减少拉力的 变化 开启电源 待打点计时器工作稳定后释放小车 同时用一只手在定滑轮一端准备接 住小车 防止小车撞击定滑轮 防止小车落地 即使安装了防撞挡板 也要防止小车落地 关断电源后再取纸带 取下纸带后 将所用钩码质量标注在纸带上 并给纸带编号 纸带上的点先取零点和计数点进行编号再测距离 测量长度时不要用短刻度尺分别 测量相邻两个计数点间的长度 最好用长刻度尺对齐各计数点 不移动尺子 读出各计数点 间长度值 避免测量误差的积累 在坐标纸上画 v t 图象时 注意坐标轴单位长度的选取 使图象分布在坐标平面的 大部分面积 小车在重物牵引下的运动 50 g 钩码100 g 钩码说明 长木板平放在桌面上 同一小车 时间 t s 速度 v1 m s 1 速度 v2 m s 1 挂不同钩码的两条速度 时间图象 0 00 300 26 0 10 450 53 0 20 600 80 0 30 741 06 0 40 891 34 0 51 031 47 引导学生思考与讨论 有条件的学校或学生可以交一张计算机打印的数据和 v t 图象 用计算机绘制 v t 图象的教学 用 Excel 绘制图象时 注意课文中输入数据时用了 依次 二字 在 Excel 工作簿中先输入自变量时间 在相邻 列中输入对应的速度值 输入顺序不对 所画的图象也不对 课本图 2 2 3 在 Excel 工作簿中输 入数据的屏幕图 具体做法如下 打开 Excel 工作簿可以看到行和列 行号用 1 2 3 表示 列号用 A B C 表示 将自变量时间的数值从某一单元格开始输入 在同一 列中将其他时间值一一输入 在相邻的右侧一列中将速度值一一输入 注 意速度值要与时间值相对应 也可以在同一行中依次输入时间和速度 下一行中再次输入第二组时间和速度 直至全部输入完毕 用鼠标选中这些数据 再用鼠标 左键单击 图表向导 按钮 出现 图表类型 窗口 选 散点图 选 确定 按钮 弹 出 图表标题输入框 输入相应的字符后选 下一步 按钮 直到 完成 出现由点组成 的图表 用鼠标右键单击绘图区中任何一个数