广西宾阳中学高三物理阶段复习课件2.1实验探究小车速度随时间变化的规律

1、1 实验：探究小车速度随时间变化的规律,一、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.分析小车在钩码牵引下速度随时间变化的规律。,二、实验原理 在时间间隔很短的情况下，某点的瞬时速度可用一段时间内的平均速度表示，计算出某些时刻的瞬时速度，作出小车运动的速度-时间图象，判断小车速度是否均匀变化。 三、实验器材 电火花计时器(或电磁打点计时器)、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。,四、实验过程 1.实验步骤 (1)如图所示，把一端附有滑

2、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列小点。 (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。,2.数据处理 (1)表格法。 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，作为计数始点，以后依次每五个点取一个计数点，并标明0、1、2

3、、3、4测量各计数点到0点的距离x，并填入表中。,分别计算出与所求点相邻的两计数点之间的距离x1、x2、x3 利用某点的瞬时速度等于以它为中间时刻的一小段时间内的平均速度，求得各计数点1、2、3、4、5的瞬时速度，填入表格中。 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。 在坐标纸上建立直角坐标系，横轴表示时间，纵轴表示速度，并根据表格中的数据在坐标系中描点。 画一条直线，让这条直线通过尽可能多的点，不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，偏差比较大的点舍弃不用，如图所示。 观察所得到的直线，分析小车速度随时间变化的规律。,【知识点拨】 实验注意事项 (1)打点计时器纸带限位器

4、要与长木板的中心线对齐后再固定在长木板上，使纸带、小车、细绳和定滑轮在一条直线上。 (2)牵引小车的钩码质量应在25 g100 g为宜。若无钩码，也可以用沙子和小桶代替钩码，还可以用带盖小塑料瓶代替小桶。 (3)开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器。 (4)先接通电源，计时器工作稳定后，再释放小车，当小车停止运动时及时断开电源。,(5)测量长度时要用长刻度尺对齐各计数点，在不移动刻度尺的前提下，读出各计数点对应的刻度值，然后求得各相邻计数点间的长度值，避免测量误差的积累。 (6)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上。 (7)画v-t图象时，不

5、能用折线将坐标系中所描绘的点连接起来，而应该用一条平滑曲线(或直线)来“拟合”坐标系上所描出的点。当曲线不能通过所有点时，应使点均匀分布在曲线两侧。,【知识点拨】 实验误差的来源 (1)使用电磁打点计时器测小车的运动速度,多处摩擦会影响小车的运动,使用电火花计时器可较好地避免这些摩擦。 (2)所使用的电源频率不稳定,导致计时误差。 (3)纸带上计数点间距离的测量带来偶然误差，从而使计算出的瞬时速度有误差。 (4)长木板各处的摩擦不均匀。 (5)作出的v-t图线不准确。,【规律方法】 有关“实验器材”“数据处理”的总结 (1)打点计时器相邻两点的时间间隔相同，因此打点计时器具有计时作用，常用于探

6、究有关运动的实验。 (2)图象法处理数据直观、精确，因而在数据处理中应优先选用。 (3)在用图象法处理数据时，应使尽可能多的点迹落在图线上，不在图线上的点应尽可能对称分布在图线两侧；图线应光滑，不可有折线。,1.开始释放小车时为何要求小车靠近打点计时器？打点完毕后为何要及时断开电源？ 提示：开始释放小车时，使小车靠近打点计时器，这样才能充分利用纸带，从纸带的一端开始打点，而不至于从纸带中间开始打点，甚至打不上点。打点完毕，立即断开电源，可以保护打点计时器，若使用电磁打点计时器，还可以防止复写纸因局部打点次数过多而损坏。,2.计时点和计数点一样吗？一般如何选取计数点？这样选取的目的是什么？ 提示

7、：人为选取的计数点和打点计时器打出的计时点不一样，相邻两计数点间还有计时点。一般在纸带上每隔4个点取一个计数点，即时间间隔为t=0.025 s=0.1 s。这样选取的目的是便于测量和计算。,3.参看实验步骤(2)中：“使细绳跨过滑轮，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，则在纸带上打的点过少，若钩码个数过少，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分析。所以挂适当的钩码的目的是使纸带受适中的拉力，从而使纸带运动的速度适中，纸带上的点疏密适中。,实验步骤 【典例1】在“探究小车

8、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，将下列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的后面 B.把打点计时器固定在长木板的没有滑轮的一端，并连好电路 C.换上新的纸带，再重复做两次 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，下边挂上合适的钩码 G.断开电源，取下纸带,【思路点拨】熟悉“探究小车速度随时间变化的规律”的操作流程是解答此类问题的关键。,【解析】正确的实验步骤是：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长木板的一端，

9、并连好电路，把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，另一端挂上合适的钩码，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，换上新的纸带，重复做两次。故正确顺序是DBFAEGC。 答案：DBFAEGC,实验数据处理 【典例2】(2012西宁高一检测)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T0.1 s。,(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

10、中作出小车的v- 图象，并根据图象求出a _。 (3)将图线延长与纵轴相交，交点的速 度是_，此速度的物理意义是 _。,【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 =390 cm/s=3.9 m/s C点的瞬时速度 =264 cm/s=2.64 m/s B点的瞬时速度 =138 cm/s=1.38 m/s (2)由(1)中数据作出小车的v-t图象如图所 示，由图线的斜率可求得它的平均加速度 (3)将图线延长后，与纵轴的交点的速度约 是v=0.12 m/s，它表示小车经过A点时的速度。,答案：(1)3.9 2.64 1.38 (2)图见解析 12.6 m/s2 (3)0.12 m/s 小车经过A点时的速度,