第二章 1 实验：探究小车速度随时间变化的规律

随堂演练典例剖析实验解读工具栏目导引必修1第二章匀变速直线运动的研究第二章匀变速直线运动的研究随堂演练典例剖析实验解读工具栏目导引必修1第二章匀变速直线运动的研究1．实验：探究小车速度随时间变化的规律□实验目的(1)进一步练习打点计时器的使用、纸带的数据处理和测量瞬时速度的方法．(2)用打点计时器研究小车在重物牵引下的运动，探究小车速度随时间变化的规律．随堂演练典例剖析实验解读工具栏目导引必修1第二章匀变速直线运动的研究□实验原理利用打点计时器打出的纸带上记录的数据，计算出各时刻的速度，再作出速度—时间的关系图象．1．某点的瞬时速度一般用一小段时间内的平均速度代替．2．若v－t图象为一倾斜直线，则物体做匀变速直线运动，图线的斜率表示加速度．□实验器材打点计时器、学生电源、复写纸、纸带、导线，一端带有滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、刻度尺、坐标纸．□实验过程随堂演练典例剖析实验解读工具栏目导引必修1第二章匀变速直线运动的研究一、实验步骤1．如图所示，把附有滑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．随堂演练典例剖析实验解读工具栏目导引必修1第二章匀变速直线运动的研究2．把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上钩码，把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，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．随堂演练典例剖析实验解读工具栏目导引必修1第二章匀变速直线运动的研究二、数据处理1．纸带的选取从三条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开头一些过于密集的点，在后面便于测量的地方找一个开始点来确定计数点．说明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间隔，即T＝0.1s.随堂演练典例剖析实验解读工具栏目导引必修1第二章匀变速直线运动的研究2．采集数据的方法如图所示，一般不是直接测量相邻两个计数点间的距离，而是先测量出各个计数点到计时零点的距离x1、x2、x3、x4、x5，再计算出相邻的两个计数点的距离．Δx1＝x1，Δx2＝x2－x1，Δx3＝x3－x2，Δx4＝x4－x3，Δx5＝x5－x4.随堂演练典例剖析实验解读工具栏目导引必修1第二章匀变速直线运动的研究3．速度的计算方法各计数点对应的瞬时速度用平均速度来代替，即v1＝Δx1＋Δx22T，v2＝Δx2＋Δx32T……(T为相邻两个计数点间的时间间隔)随堂演练典例剖析实验解读工具栏目导引必修1第二章匀变速直线运动的研究4．设计表格并记录相关数据将各计数点对应的时刻及瞬时速度填入下表中，并据此分析速度随时间的变化关系.计数点序号n012345时间t/s00.10.20.30.40.5相邻两计数点间的距离Δx/m对应计数点的速度v/(m·s－1)随堂演练典例剖析实验解读工具栏目导引必修1第二章匀变速直线运动的研究5.作出小车运动的v－t图象(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，不在直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，可知小车运动的v－t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．随堂演练典例剖析实验解读工具栏目导引必修1第二章匀变速直线运动的研究6．实验中计算加速度的两种方法(1)公式法：利用已测得的两组数据(tn，vn)和(tm，vm)代入公式a＝ΔvΔt＝vm－vntm－tn求解．(2)图象法：在v－t图象上任意取两个间隔较远的点(这两个点不是我们表格中已测得的点)，找出它们的坐标值，然后把它们的坐标值代入公式a＝ΔvΔt＝v2－v1t2－t1中求出加速度，即用图线的斜率求加速度．随堂演练典例剖析实验解读工具栏目导引必修1第二章匀变速直线运动的研究□误差分析1．木板的粗糙程度不同，摩擦不均匀．2．根据纸带测量的位移有误差，从而计算出的瞬时速度有误差．3．作v－t图象时单位选择不合适或人为作图不准确带来误差．□注意事项1．开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器．2．先接通电源，等打点稳定后，再释放小车．3．打点完毕，立即断开电源．随堂演练典例剖析实验解读工具栏目导引必修1第二章匀变速直线运动的研究4．选取一条点迹清晰的纸带，适当舍弃点密集部分，适当选取计数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的时间间隔T等于多少秒．5．要防止钩码落地，避免小车跟滑轮相碰，当小车到达滑轮前及时用手按住．6．要区分打点计时器打出的计时点和人为选取的计数点，一般在纸带上每隔4个点取一个计数点，即时间间隔为t＝0.02×5s＝0.1s.7．在坐标纸上画v－t图象时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图象尽量分布在较大的坐标平面内．随堂演练典例剖析实验解读工具栏目导引必修1第二章匀变速直线运动的研究对实验操作的考查在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，利用打点计时器在纸带上打的点记录小车的运动情况．某同学做此实验时步骤如下：A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，放开纸带，再接通电源．B．将打点计时器固定在长木板上，并接好电路．随堂演练典例剖析实验解读工具栏目导引必修1第二章匀变速直线运动的研究C．把一条绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面挂上适当的钩码．D．小车停止运动后，直接取下纸带．E．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔．F．换上新纸带，重复操作三次，然后从所有纸带中选取一条点迹清晰的进行数据处理．其中错误或遗漏的步骤有：(1)______________________________________；(2)_____________________________________。将以上步骤完善后按合理的顺序填写在下面横线：________________________________________随堂演练典例剖析实验解读工具栏目导引必修1第二章匀变速直线运动的研究(3)实验前，应让小车停在靠近打点计时器的位置，这样可以最大限度地利用纸带的有限长度．(4)实验时，应先启动打点计时器，后释放小车．(5)要避免小车和滑轮相碰，在小车到达滑轮前要及时用手按住小车．(6)打完一条纸带要立即关闭电源，避免其因线圈过热而损坏．随堂演练典例剖析实验解读工具栏目导引必修1第二章匀变速直线运动的研究解析：实验过程中应先接通电源，再放开纸带，取纸带前应先断开电源，所以错误操作是步骤A、D.错误操作：(1)A选项中应先接通电源，再释放纸带；(2)D选项中取纸带前应先断开电源．答案：BECADF.随堂演练典例剖析实验解读工具栏目导引必修1第二章匀变速直线运动的研究1－1关于“探究小车速度随时间变化的规律”的实验操作，下列说法错误的是()A．长木板不能侧向倾斜，也不能一端高一端低B．在释放小车前，小车应紧靠在打点计时器上C．应先接通电源，待打点计时器开始打点后再释放小车D．要在小车到达定滑轮前使小车停止运动随堂演练典例剖析实验解读工具栏目导引必修1第二章匀变速直线运动的研究解析：实验过程中，长木板应平放，故A项正确；在释放小车前，小车应在靠近打点计时器处，不能紧靠在打点计时器上，故B项不正确；应先通电，后放小车，故C项正确；不能让小车碰到滑轮上，故D正确，本题选错误的，故选B.答案：B随堂演练典例剖析实验解读工具栏目导引必修1第二章匀变速直线运动的研究实验数据的处理在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，从0点开始每5个点取1个计数点的纸带如图所示，其中，0、1、2、3、4、5、6都是计数点．测得x1＝1.40cm，x2＝1.90cm，x3＝2.38cm，x4＝2.88cm，x5＝3.39cm，x6＝3.87cm.随堂演练典例剖析实验解读工具栏目导引必修1第二章匀变速直线运动的研究(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小车运动的v－t图象；(3)分析小车的速度随时间变化的规律．随堂演练典例剖析实验解读工具栏目导引必修1第二章匀变速直线运动的研究规范解答∥解：(1)相邻两计数点之间的时间间隔T＝0.02×5s＝0.1s则v1＝x1＋x22T＝16.50cm/s，v2＝x2＋x32T＝21.40cm/s，v3＝x3＋x42T＝26.30cm/s，v4＝x4＋x52T＝31.35cm/s，v5＝x5＋x62T＝36.30cm/s随堂演练典例剖析实验解读工具栏目导引必修1第二章匀变速直线运动的研究(2)以时间t为横轴，速度v为纵轴，建立直角坐标系根据以上计算出来的各计数时刻的速度值，用描点法即可作出小车运动的v－t图象，如图所示．(3)由图可知，描绘小车运动的v－t图象是一条向上倾斜的直线，可判断小车的速度是随时间均匀增加的答案：(1)16.5021.4026.3031.3536.30(2)见解析(3)小车的速度是随时间均匀增加的随堂演练典例剖析实验解读工具栏目导引必修1第二章匀变速直线运动的研究【反思领悟】(1)处理纸带时，一定要分清计时点和计数点的区别，搞清计数点之间的时间间隔T(2)小车的速度随时间均匀增加，意味着其加速度恒定随堂演练典例剖析实验解读工具栏目导引必修1第二章匀变速直线运动的研究2－1如图所示为小车带动纸带用打点计时器测定速度与时间的关系打出的一条纸带，A、B、C、D、E为在纸带上所选的测量点，相邻测量点的时间间隔为0.1s，试求：(1)打点计时器打下B、C、D各点时小车的速度．(2)画出小车的速度—时间图象．(3)求出小车的加速度，分析运动规律．随堂演练典例剖析实验解读工具栏目导引必修1第二章匀变速直线运动的研究解析：(1)各测量点的速度等于包含该点在内的一段位移的平均速度，则可得vB＝xAC2T＝52.00×10－32×0.1m/s＝0.26m/s，vC＝xBD2T＝84.00－24.00×10－32×0.1m/s＝0.30m/svD＝xCE2T＝120.00－52.00×10－32×0.1m/s＝0.34m/s随堂演练典例剖析实验解读工具栏目导引必修1第二章匀变速直线运动的研究(2)将数据填表并画图象测量点BCD时刻t/s0.10.20.3瞬时速度v/(m·s－1)0.260.300.34随堂演练典例剖析实验解读工具栏目导引必修1第二章匀变速直线运动的研究(3)由直线的斜率得a＝ΔvΔt＝0.4m/s2结论：小车的v－t图象是直线，说明小车做加速度不变的运动．答案：见解析随堂演练典例剖析实验解读工具栏目导引必修1第二章匀变速直线运动的研究随堂演练返回目录