必修一：2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律

1、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2.1 2.1 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 会利用会利用v-t 图象处理实验数据，并据此判断物体的图象处理实验数据，并据此判断物体的运动性质运动性质31进一步练习使用打点计时器进一步练习使用打点计时器2会利用平均速度求瞬时速度会利用平均速度求瞬时速度4能根据实验数据求加速度能根据实验数据求加速度一、实验器材一、实验器材打点计时器、打点计时器、 、纸带、一端附有滑轮的、纸带、一端附有滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、长木板、小车、细绳、钩码、 、坐标纸、坐标纸二、实验原理二、实验原理1打点计时器打出的纸

2、带能记录运动物体在不同时刻打点计时器打出的纸带能记录运动物体在不同时刻的的 2纸带上某点的瞬时速度一般用一小段时间内的纸带上某点的瞬时速度一般用一小段时间内的 代替代替3用描点法画出小车的用描点法画出小车的v-t 图象，图线的图象，图线的 表示加速度的大小，如果表示加速度的大小，如果v-t 图象是一条倾斜的直线，图象是一条倾斜的直线，说明小车的速度是均匀变化的说明小车的速度是均匀变化的交流电源交流电源刻度尺刻度尺位置位置平均速度平均速度倾斜程度倾斜程度一、实验步骤一、实验步骤1如图所示，把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上，如图所示，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，打点

3、计时器固定在长木板没有滑轮的并使滑轮伸出桌面，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，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行，当的钩码，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，并把纸带的另一端固定在小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车的后面3把小车停在靠近打点计时器的位置，把小车停在靠近打点计时器的位置，先先 ，后，后 ，让小车拖着，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下纸带运动，打点计时器就在纸带上打

4、下一串小点，随后立即关闭电源换上新纸带，重复操作两一串小点，随后立即关闭电源换上新纸带，重复操作两次次接通电源接通电源释放小车释放小车二、数据处理二、数据处理1挑选纸带并测量挑选纸带并测量在三条纸带中选择一条点迹在三条纸带中选择一条点迹最清晰的最清晰的为了便于测量，舍掉开头一为了便于测量，舍掉开头一些过于密集的点迹，找一个些过于密集的点迹，找一个适当的点当作计时起点适当的点当作计时起点(0点点)，每每5个点个点(相隔相隔0.1 s)取一个计数点取一个计数点进行测量，如进行测量，如图所示图所示.(.(相邻两点间还有相邻两点间还有4 4个点个点未画出未画出) )2瞬时速度的计算和记录瞬时速度的计算

5、和记录(1)计算方法：时间间隔很短时，可用某段时间的平均速度表示这段计算方法：时间间隔很短时，可用某段时间的平均速度表示这段 时间内某一时刻的瞬时速度，即时间内某一时刻的瞬时速度，即 例如，图中计数点例如，图中计数点4的速度的速度 , 其中其中T0.1 s.位置位置01234567时刻时刻t/s00.10.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7v(ms-1)(2)设计表格并记录相关数据设计表格并记录相关数据12nnnxxTvTxx2544v3.作出小车运动的作出小车运动的v-t 图象图象(1)定标度：坐标轴的标度选取要合理，应使图象大致布满定标度：坐标轴的标度选取要合理，应使图象大致布满坐

6、标纸坐标纸(2)描点：在坐标纸上描出各个坐标点的位置描点：在坐标纸上描出各个坐标点的位置(3)连线：用一条平滑的曲线或直线连线：用一条平滑的曲线或直线“拟合拟合”这些点这些点4实验结论实验结论如果画出的如果画出的v-t 图象是一条倾斜的直线，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说明小车做速度均匀变化的直线运动图象和纵轴的交点表示开始计时时小车图象和纵轴的交点表示开始计时时小车的速度的速度初速度初速度三、注意事项三、注意事项1开始释放小车时，应使小车靠近开始释放小车时，应使小车靠近 2先先 ，等打点稳定后，再，等打点稳定后，再 3打点完毕，立即断开电源打点完毕，立即断开电源4选

7、取一条点迹清晰的纸带，舍弃开头点迹密集部分，适选取一条点迹清晰的纸带，舍弃开头点迹密集部分，适当选取计数点当选取计数点 (注意计数点与计时点的区别注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的，弄清楚所选的时间间隔时间间隔T等于多少一般在纸带上每隔等于多少一般在纸带上每隔4个点取一个计数点，个点取一个计数点，即时间间隔为即时间间隔为T0.025 s s.5在坐标纸上画在坐标纸上画vt图象时，注意坐标轴单位长度的选取，图象时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图象尽量布满坐标纸应使图象尽量布满坐标纸6利用描出的点作利用描出的点作vt图象时，不要将相邻的点依次相连成图象时，不要将相邻的点依次相连成折线，而应

8、使折线，而应使 在直线在直线(或曲线或曲线)上，不在线上的点上，不在线上的点 ，个别离线较远的点，个别离线较远的点 打点计时器打点计时器接通电源接通电源释放小车释放小车0.1大多数点大多数点均匀分布在直线均匀分布在直线(或曲线或曲线)两侧两侧舍去舍去例例1：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”实验中，某同学进行实验中，某同学进行了以下实验操作步骤，试找出其中的错误和遗漏的步骤了以下实验操作步骤，试找出其中的错误和遗漏的步骤(遗漏步骤遗漏步骤可编上序号可编上序号G)A.拉住纸带，将小车移到靠近打点计时器的一端后，放开纸带，拉住纸带，将小车移到靠近打点计时器的一端后，

9、放开纸带， 再接通电源再接通电源B.将打点计时器固定在长木板无滑轮一端，并接好电路将打点计时器固定在长木板无滑轮一端，并接好电路C.把一条细绳拴在小车上把一条细绳拴在小车上,细绳跨过定滑轮细绳跨过定滑轮,下面吊着适当的钩码下面吊着适当的钩码D.取下纸带，再断开电源取下纸带，再断开电源E.将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔F.从所打的纸带中选取理想的纸带进行测量分析从所打的纸带中选取理想的纸带进行测量分析错误和遗漏：错误和遗漏：_；_；G._；正确的步骤顺序为正确的步骤顺序为_A中应先接通电源，再放开纸带中应先接通电源，再放开纸带D中应先

10、断开电源，再取下纸带中应先断开电源，再取下纸带换上新纸带，重复实验两次换上新纸带，重复实验两次BECADGF例例2：在用电火花计时器：在用电火花计时器“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”的实的实验中，图甲是一次记录小车运动情况的纸带，图中验中，图甲是一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，相邻计数点间还有四个点未画出为相邻的计数点，相邻计数点间还有四个点未画出(电源频率为电源频率为50 Hz) (1)根据运动学有关公式可求得根据运动学有关公式可求得vB= 1.38 m/s，vC= _ m/s，vD= 3.90 m/s. (保留三位有效数字保留三

11、位有效数字)解析解析m/s64. 2cm/s264cm/s2 . 050. 730.602TxBDcv（1）打）打C点时对应的速度为：点时对应的速度为：2.64(2)利用求得的数值在图乙所示坐标纸上作出小车的利用求得的数值在图乙所示坐标纸上作出小车的v-t 图线图线 (从打从打A点时开始计时点时开始计时)利用纸带上的数据求出小车运动的加速度利用纸带上的数据求出小车运动的加速度a_ m/s2.(保留三位有效数字保留三位有效数字)(3)将图线延长与纵轴相交，交点的纵坐标是将图线延长与纵轴相交，交点的纵坐标是0.12 m/s，此交点的物，此交点的物理意义是：理意义是：_.解析解析（2）01 . 02

12、 . 03 . 0tav2m/s6 .1212.6vtA点开始计时时，小车速度为点开始计时时，小车速度为0.12m/s 解析解析1.如图所示是用电磁打点计时器测定如图所示是用电磁打点计时器测定匀加速直线运动的加速度时得到的一匀加速直线运动的加速度时得到的一条纸带条纸带,测量出测量出AB=1.2cm,AC=3.6cm,AD=7.2 cm，计数点，计数点A、B、C、D中中,每相邻两个计数点之间有四个点未每相邻两个计数点之间有四个点未画出，以下说法正确的是画出，以下说法正确的是()A电磁打点计时器是只能记录电磁打点计时器是只能记录 时间而不能记录位移的仪器时间而不能记录位移的仪器B若电源频率若电源频

13、率f50 Hz，则每，则每 相邻的两个计数点之间的时间相邻的两个计数点之间的时间 间隔为间隔为0.1 sC打打B点时运动物体的速度点时运动物体的速度 vB=0.20 m/sD本实验也可以采用电火花计时器本实验也可以采用电火花计时器解析解析BD既可以记录时间，又可以记录位移既可以记录时间，又可以记录位移打点的周期为打点的周期为1/f=0.02s相邻两个计数点间时间间隔相邻两个计数点间时间间隔T=0.1s0.0360.1820.2m/sm/sACBxTv两种都可以两种都可以1.2cm3.6cm7.2cm2.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，打点计时器的实验中

14、，打点计时器接在接在50 Hz的低压交变的低压交变 电源上某同学在打出的纸带上每电源上某同学在打出的纸带上每5点取点取一个计数点，共取了一个计数点，共取了A、B、C、D、E、F六个计数点六个计数点(每相邻两个每相邻两个计数点间的四个点未画出计数点间的四个点未画出)，如图所示从每一个计数点处将纸带，如图所示从每一个计数点处将纸带剪开分成五段剪开分成五段(分别为分别为a、b、c、d、e 段段)，将这五段纸带由短到长，将这五段纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在紧靠但不重叠地粘在xOy坐标系中，如图所示坐标系中，如图所示(3)若测得若测得a段纸带的长度为段纸带的长度为2.0 cm，e 段纸带的长度为段纸带的