吉林省长白山第一高中物理必修一课件21实验探究小车速度随时间变化的规律

1、学案学案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第二章第二章 匀变速直线运动的研究匀变速直线运动的研究学点学点1 进行实验进行实验 (1)实验器材实验器材 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，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，电源。电源。 (2)实验步骤实验步骤 把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时把一端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远离滑轮的一端，连接好电路。器固定在长木板上远离滑轮的一端，连接好电路。 把一条细绳拴在小

2、车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，放手后，把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行，然后把纸带穿过打点计时器，并把纸带的另看小车能否在木板上平稳地加速滑行，然后把纸带穿过打点计时器，并把纸带的另一端固定在小车的后面。一端固定在小车的后面。 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，换上新纸带，重复该实验三次。运动，打点计时器就在纸带上打下一系列小点，换上新纸带，重复该实验三次。 从三条纸带上选择一条

3、比较理想的，舍掉开头一些比较密集的点，在便于测从三条纸带上选择一条比较理想的，舍掉开头一些比较密集的点，在便于测量的地方找一个开始点来确定计数点。为了计算方便和减小误差，通常用连续打五量的地方找一个开始点来确定计数点。为了计算方便和减小误差，通常用连续打五个点的时间作为时间单位，即个点的时间作为时间单位，即t0.1 s。正确使用毫米刻度尺测量相邻两计数点间的。正确使用毫米刻度尺测量相邻两计数点间的距离，并填入表中。距离，并填入表中。 打点计时器是一种计时仪器，所用电源为打点计时器是一种计时仪器，所用电源为6 v以下的交流电源，因此以下的交流电源，因此不选，但缺少低压交流电源。不选，但缺少低压交

4、流电源。该实验中不用测出质量，因此该实验中不用测出质量，因此不选。不选。【例【例1】从下列所给器材中，选出实验】从下列所给器材中，选出实验“探究小车速度随时探究小车速度随时间间 变化的规律变化的规律”中所需的器材有中所需的器材有_； 为达到实验目的，还缺少为达到实验目的，还缺少_。 打点计时器；打点计时器；天平；天平；低压直流电源；低压直流电源；细绳；细绳； 纸带；纸带；小车；小车；钩码；钩码；秒表；秒表；一端有滑轮的长木一端有滑轮的长木 板。板。低压交流电源低压交流电源 实验器材的选取要熟记，在记忆过程中要结合实验实验器材的选取要熟记，在记忆过程中要结合实验目的和实验过程。目的和实验过程。1

5、.在在“探究小车速度随时间变化的规律探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，按照实验进行的的实验中，按照实验进行的先先 后顺序，将下述步骤的代号填在横线上后顺序，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上没有滑轮的一端，并连好电路把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，并连好电路 c.换上新的纸带，再重复做两次换上新的纸带，再重复做两次 d.把长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面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，让小车运使小车停在靠近

6、打点计时器处，接通电源，放开小车，让小车运 动动 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，取出纸带断开电源，取出纸带dbfaegc学点学点2 处理数据处理数据 (1)由于小车做变速运动，因此要选取较短时间求平均速度，此时由于小车做变速运动，因此要选取较短时间求平均速度，此时的平均速度与瞬时速度几乎相同，方法是：以待求点为中间时刻，测的平均速度与瞬时速度几乎相同，方法是：以待求点为中间时刻，测出相邻的前后计数点之间的位移出相邻的前后计数点之间的位移x1和和x2，则，则v= =(x1+x2)/(2t)(t=

7、0.1 s)。 (2)纸带的选取与测量点的选取：从三条纸带中选取较理想的纸带，纸带的选取与测量点的选取：从三条纸带中选取较理想的纸带，舍去点迹密集的部分；在后边便于测量的地方找一个开始点作为起点，舍去点迹密集的部分；在后边便于测量的地方找一个开始点作为起点，再往后选取再往后选取“测量点测量点”。测量点的选取一般用连续打。测量点的选取一般用连续打5个点的时间作为时个点的时间作为时间单位，即间单位，即t=0.1 s。 (3)测量与数据收集：用毫米刻度尺测量每相邻两测量点间的距离，测量与数据收集：用毫米刻度尺测量每相邻两测量点间的距离，填表并计算瞬时速度。填表并计算瞬时速度。v【例【例2】在】在“探

8、究小车速度随时间变化的探究小车速度随时间变化的 规律规律”的实验中，打点计时器使用的的实验中，打点计时器使用的 交流电的频率为交流电的频率为50 hz，记录小车运，记录小车运 动的纸带如图动的纸带如图2-1-1所示，在纸带上所示，在纸带上 选择选择0、1、2、3、4、5 共共6个计数个计数 点，相邻两计数点之间还有四个点点，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未画出，纸带旁并排放着带有最小 分度为毫米的刻度尺，零刻度线跟分度为毫米的刻度尺，零刻度线跟“0”计数点对齐，由图可以读出三计数点对齐，由图可以读出三 个计数点个计数点1、3、5跟跟0 点的距离填入下列表格中点的距离

9、填入下列表格中 距离距离d1d2d3测量值测量值/cm图图2-1-1(2)计算小车通过计数点计算小车通过计数点“2”的瞬时速度公式为的瞬时速度公式为v2=_(以以d1、 d2及相邻计数点及相邻计数点 间时间间时间t来表示来表示)代入得代入得v2=_m/s。(结果保留结果保留 两位有效数字两位有效数字)(1)填表：填表： (1)用毫米刻度尺测量各计数点到计数点用毫米刻度尺测量各计数点到计数点0的距离时，的距离时，要注意读数的有效数字位数，当以毫米为单位时，读数保要注意读数的有效数字位数，当以毫米为单位时，读数保留到小数点后第一位，本题以厘米为单位，读数要保留到留到小数点后第一位，本题以厘米为单位

10、，读数要保留到小数点后第小数点后第2位。位。 (2)密切注意相邻计数点间的时间间隔密切注意相邻计数点间的时间间隔t，在本题中，在本题中，相邻两计数点间相邻两计数点间“还有四个点还有四个点”，故，故t=50.02 s=0.1 s。 (1)用毫米刻度尺测量纸带上各计数点的距离时，用毫米刻度尺测量纸带上各计数点的距离时，尽量一次性测量完毕，注意到最小精确度为毫米，读数时尽量一次性测量完毕，注意到最小精确度为毫米，读数时要估读到毫米后一位，即要估读到毫米后一位，即d1=1.20 cm，d2=5.40 cm，d3=12.00 cm。 (2)计数点计数点“2”的瞬时速度的瞬时速度v2可用计数点可用计数点“

11、1”和和“3”间间的平均速度来代替。即的平均速度来代替。即v2=(d2-d1)/(2t)，代入数据得，代入数据得v2=0.21 m/s。(1)1.20 5.40 12.00 (2)(d2-d1)/(2t) 0.212.如图如图2-1-2甲、乙所示，为同一打点计时器打出的两条纸甲、乙所示，为同一打点计时器打出的两条纸 带，由纸带可知带，由纸带可知( ) a.在打下计数点在打下计数点“0”至至“5”的过程中，纸带甲的平均速的过程中，纸带甲的平均速度度 比乙的大比乙的大 b.在打下计数点在打下计数点“0”至至“5”的过程中，纸带甲的平均速的过程中，纸带甲的平均速度度 比乙的小比乙的小 c.纸带甲的加

12、速度比乙的大纸带甲的加速度比乙的大 d.纸带甲的加速度比乙的小纸带甲的加速度比乙的小bd图图2-1-2学点学点3 作出作出v-t图象图象 作出速度作出速度时间图象：以速度时间图象：以速度v为纵轴，为纵轴，时间时间t为横轴，建立直角坐标系，根据表中数据为横轴，建立直角坐标系，根据表中数据描点，将这些点连成一条直线，连线时应使尽描点，将这些点连成一条直线，连线时应使尽量多的点落在直线上，不在直线上的点要尽量量多的点落在直线上，不在直线上的点要尽量对称分布在直线两侧。误差较大的点可舍去。对称分布在直线两侧。误差较大的点可舍去。由由v-t图象的特点，分析小车的运动情况，如果图象的特点，分析小车的运动情

13、况，如果图象是一条倾斜的直线，则表示小车做匀变速图象是一条倾斜的直线，则表示小车做匀变速直线运动。直线运动。图图2-1-3图图2-1-4计数点序号计数点序号bcde计数点对应的时刻计数点对应的时刻t/s00.10.20.3通过计数点时小车的速度通过计数点时小车的速度v/(ms-1)0.250.45(1)由纸带提供的数据求出打下由纸带提供的数据求出打下c、e点时小车的速度，填入下表：点时小车的速度，填入下表：【例【例3】在】在“探究小车速度随时间变化的规律探究小车速度随时间变化的规律”实实 验中，打点计时器使用的交流电源的频率为验中，打点计时器使用的交流电源的频率为 50 hz，记录了小车运动的

14、一段纸带如图，记录了小车运动的一段纸带如图2-1 -3所示，在纸带上选择所示，在纸带上选择a、b、c、d、e、f 六个计数点，相邻两个计数点之间还有四个六个计数点，相邻两个计数点之间还有四个 点未画出。点未画出。(2)根据上表中的数据，在图根据上表中的数据，在图2-1-4中作出小车中作出小车 运动的运动的v-t图线；图线；(3)根据作出的根据作出的v-t图线可得小车运动的加速度图线可得小车运动的加速度 为为_m/s2。 (1)用一段时间的平均速度替代中间时刻的瞬用一段时间的平均速度替代中间时刻的瞬时速度，则时速度，则vc=bd/(2t)=(ad-ab)/(2t)=0.35 m/s；ve=(af

15、-ad)/(2t)=0.55 m/s。 (2)画出的画出的v-t图象应为一条倾斜直线，如图图象应为一条倾斜直线，如图2-1-5所示。所示。 (3)由图象的斜率可求得加速度由图象的斜率可求得加速度a=x/t=1 m/s2。(1)0.35 0.55(2)见解析图见解析图 (1)1图图2-1-53.某同学在某同学在“探究小车速度随时间变化探究小车速度随时间变化 的规律的规律”的实验中，用打点计时器记的实验中，用打点计时器记 录被小车拖动的纸带的运动情况，录被小车拖动的纸带的运动情况， 在纸带上确定出在纸带上确定出a、b、c、d、e、f、g共共7个计数点，其相邻点间的个计数点，其相邻点间的 距离如图距

16、离如图2-1-6所示，每两个相邻的计数点之间的时间间隔为所示，每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.1 s。 (1)试根据纸带上各个计数点间的距离，计算出打下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，并将各个五个点时小车的瞬时速度，并将各个 速度值填入下式速度值填入下式(要求保留三位有效数字要求保留三位有效数字)： vb=_m/s；vc=_m/s， vd=_m/s，ve=_m/s， vf=_m/s。 (2)将将b、c、d、e、f各个时刻的瞬时速度标在图各个时刻的瞬时速度标在图2-1-7所所 示的坐标纸上，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线。示的

17、坐标纸上，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线。 (3)根据第根据第(2)问中画出的问中画出的v-t图线，求出小车运动的加速度为图线，求出小车运动的加速度为_m/s2。 (保留两位有效数字保留两位有效数字)图图2-1-6图图2-1-70.4000.4790.5600.6400.7210.801.小球做直线运动时频闪照片如图小球做直线运动时频闪照片如图2-1-8所示，已知频闪周期所示，已知频闪周期 t=0.1 s，小球相邻位置间距，小球相邻位置间距(由照片中的刻度尺量得由照片中的刻度尺量得) 分别分别 为为oa=6.51 cm，ab=5.59 cm，bc=4.70 cm，cd=3.80 cm

18、，de=2.89 cm，ef=2.00 cm。则小球在位置。则小球在位置a时的速时的速 度大小度大小va=_ m/s，小球运动的加速度的大小，小球运动的加速度的大小 a=_ m/s2。0.9图图2-1-80.6052.在在“探究小车速度随时间变化的规律探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图的实验中，如图2-1-9给出从给出从0点点 开始，每开始，每5个点取一个计数点的纸带，其中个点取一个计数点的纸带，其中0、1、2、3、4、5、6都为都为 计数点。测得计数点。测得x1=1.40 cm， x2=1.90 cm，x3=2.38 cm， x4=2.88 cm， x5=3.39 cm， x6=3.87 cm。那么。那么 (1)