实验：探究小车速度随时间变化的规律

第二章匀变速直线运动的研究人教版物理第二章匀变速直线运动的研究人教版物理●情景切入在生活中，列车开动、飞机着陆(如图)；在自然界里，物体下落、鸽子飞翔、猎豹捕食、蜗牛爬行、蚂蚁搬家……这些运动中速度都有变化吗？物体的速度变化存在规律吗？怎样探索复杂运动蕴涵的规律？第二章匀变速直线运动的研究人教版物理1.实验：探究小车速度随时间变化的规律第二章匀变速直线运动的研究人教版物理根据“v－t”图象描述小车的运动规律※学会用图象法处理实验数据※掌握实验原理及实验仪器的安装与使用※※第二章匀变速直线运动的研究人教版物理要探究一个物体的速度随时间变化的规律，必须知道物体在不同时刻的速度，但直接测量物体的速度是不容易的．请同学们思索一下怎样利用下面的实验装置，探究小车速度随时间的变化规律．第二章匀变速直线运动的研究人教版物理请回忆第一章第4节（用打点计时器测速度）、仔细阅读本节内容并进行讨论，思考以下问题：1.电磁打点计时器是一种使用电源的计时仪器，当电源的频率为50Hz时，打点间隔为s．若每5个点取一个计数点，则相邻两个计数点之间的时间间隔为s.电火花打点计时器的工作电压是V。2.在进行本实验时，是先接通电源还是先释放小车？3.在纸带如何计算计数点附近的瞬时速度？4.对实验后的数据如何处理?交流0.020.1220第二章匀变速直线运动的研究人教版物理(1)实验目的：利用打点纸带研究小车的运动情况，分析小车的速度随时间变化的规律。(2)实验器材：打点计时器、纸带、刻度尺、导线、低压交流电源、小车、钩码。(2)实验原理：利用纸带上的数据和第一章的方法求出通过各计数点的速度求出打第n个计数点时纸带的瞬时速度)，再列表并作出v－t图象，分析v与t的关系．（vn＝）第二章匀变速直线运动的研究人教版物理(4)实验过程：①(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，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．注意：开始时，应使小车靠近打点计时器．第二章匀变速直线运动的研究人教版物理②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．③把小车停靠在打点计时器处，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的小点，换上新纸带，重复实验三次．第二章匀变速直线运动的研究人教版物理（1）计算计数点附近瞬时速度v1=(x1+x2)/2T,v2=(x2+x3)/2T……vn＝第二章匀变速直线运动的研究人教版物理(2)列表：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、4…，测量各计数点到0点的距离x（或者相邻两计数点间的Δx），计算各点瞬时速度并记录相应数据填入表中.位置编号012345时间t/sx/mv/(m·s－1)第二章匀变速直线运动的研究人教版物理下表是某同学实验获得的数据，请根据表中的v、t数据在坐标系中描点，并观察思考，猜想这些点的分布规律.位置ABCDEFG时间(s)00.10.20.30.40.50.6v(m/s)0.380.630.881.111.381.621.90第二章匀变速直线运动的研究人教版物理(3)作小车运动的V-T图像①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．②画一条直线，让这条直线通过尽可能多的点，不在线上的点均匀分布在直线的两侧，偏差比较大的点忽略不计，如图所示．③观察所得到的直线，分析物体的速度随时间的变化规律.第二章匀变速直线运动的研究人教版物理V-T00.20.40.60.811.21.41.61.8200.20.40.60.8t/sv/m•s-1V-T线性(V-T)在实验误差允许范围内，小车运动的v－t图象是一条倾斜的直线。结论：第二章匀变速直线运动的研究人教版物理1.在探究小车速度随时间变化的规律的实验中，按照实验进行的先后顺序，将下述步骤的代号填在横线上____________________第二章匀变速直线运动的研究人教版物理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的没有滑轮的一端，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①②③④⑤⑥⑦第二章匀变速直线运动的研究人教版物理解析：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木板的没有滑轮的一端，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.点评：对于实验的步骤，同学们应结合实际操作掌握．第二章匀变速直线运动的研究人教版物理2．为了研究小车的速度随变化的规律，需要把固定在长木板上，把穿过打点计时器，连在的后面．把小车停在打点计时器的位置．3．在三条纸带中选择一条最的．为了便于测量，舍掉一些的点迹，找一个适当的点当做．时间打点计时器纸带小车靠近开头清晰过于密集计时起点第二章匀变速直线运动的研究人教版物理2.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图所示，给出了从0点开始，每5个点取一个计数点的纸带，其中0、1、2、3、4、5、6都为计数点，测得：x1＝1.40cm，x2＝1.90cm，x3＝2.38cm，x4＝2.88cm，x5＝3.39cm，x6＝3.87cm.那么：第二章匀变速直线运动的研究人教版物理(1)在打点计时器打出点1、2、3、4、5时，小车的速度分别为：v1＝________cm/s，v2＝________cm/s，v3＝________cm/s，v4＝________cm/s，v5＝________cm/s.(2)在平面直角坐标系中作出v－t图象．(3)分析小车运动速度随时间变化的规律．x1＝1.40cm，x2＝1.90cm，x3＝2.38cm，x4＝2.88cm，x5＝3.39cm，x6＝3.87cm.16.5021.4026.3031.3536.30第二章匀变速直线运动的研究人教版物理解析：(1)显然，两相邻的计数点之间的时间间隔为T＝0.02s×5＝0.1s.对应各点的速度分别为：v1＝x1＋x22T＝1.40＋1.902×0.1cm/s＝16.50cm/sv2＝x2＋x32T＝1.90＋2.382×0.1cm/s＝21.40cm/sv3＝x3＋x42T＝2.38＋2.882×0.1cm/s＝26.30cm/s第二章匀变速直线运动的研究人教版物理v4＝x4＋x52T＝2.88＋3.392×0.1cm/s＝31.35cm/sv5＝x5＋x62T＝3.39＋3.872×0.1cm/s＝36.30cm/s(2)利用描点法做出v－t图象，如图所示．第二章匀变速直线运动的研究人教版物理(3)小车运动的v－t图象是一条倾斜的直线，说明速度随时间均匀增加，它们成“线性关系”．答案：(1)16.5021.4026.3031.3536.30(2)如图所示(3)速度随时间均匀增加第二章匀变速直线运动的研究人教版物理点评：根据纸带数据分析运动性质的方法通常是由vn＝，求出各计数点的瞬时速度，作v－t图象分析；如果图象是一条倾斜直线，表明物体速度随时间均匀增加，这种运动叫做；如果是一条平行于t轴的直线，表明物体做；如果图象是曲线，则表明物体做变速直线运动，图线的斜率表示．加速度匀加速直线运动匀速直线运动第二章匀变速直线运动的研究人教版物理问题与练习：1、2、3.