【人教版】物理必修一：21《实验：探究小车速度随时间变化的规律》课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第二章,匀变速直线运动的,研究,学案,1,实验：探究小车速度随时间变化的规律,目标定位,1.,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,.,3.,会利用,v,t,图象处理实验数据，据此判断物体的运动性质并求加速度,知识探究,自我检测,一、实验器材,打点计时器、,、纸带、一端附有滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、,、坐标纸,知识探究,交流电源,刻度尺,二、实验原理,1.,纸带上某点的瞬时速度一般用一小段时间内的,代替,2.,用描点法画出小车的,v,t,图象，图线的,表示加速度，如果,v,t,图象是一条倾斜的直线，说明小车的速度是均匀变化的,平均速度,斜率,三、实验步骤,1,.,如图,1,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，打点计时器固定在长木板没有滑轮的一端，连接好电路,.,图,1,2,.,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，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,.,把小车停在靠近打点计时器的位置，先,，后,，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一串小点，随后立即关闭电源,.,换上新纸带，重复操作两次,.,接通电源,释放小车,四、数据处理,1,.,挑选纸带并测量,在三条纸带中选择一条点迹最清晰的,.,为了便于测量，舍掉开头一些过于密集的点迹，找一个适当的点当作计时起点,(0,点,),，每,5,个点,(,相隔,0.1 s),取一个计数点进行测量，如图,2,所示,.,(,相邻两点间还有,4,个点未画出,),图,2,(2),设计表格并记录相关数据,位置,0,1,2,3,4,5,6,7,时刻,t,/s,0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,v,/(ms,1,),3.,作出小车运动的,v,t,图象,(1),定标度：坐标轴的标度选取要合理，应使图象大致布满坐标纸,.,(2),描点：在坐标纸上描出各个点的位置,.,(3),连线：用一条平滑的曲线或直线,“,拟合,”,这些点,.,4,.,分析图象得规律,如果画出的,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,.,根据,a,求出上车的加速度,.,五、注意事项,1.,开始释放小车时，应使小车靠近,.,2.,先,，等打点稳定后，再,.,3.,打点完毕，立即断开电源,.,4.,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,(,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,.,一般在纸带上每隔,4,个点取一个计数点，即时间间隔为,T,0.02,5 s,s.,打点计时器,接通电源,释放小车,0.1,5,.,在坐标纸上画,v,t,图象时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图象尽量布满坐标纸,.,6,.,利用描出的点作,v,t,图象时，不要将相邻的点依次相连成折线，而应使,在直线,(,或曲线,),上，不在线上的点,，个别离线较远的点,.,大多数点,均匀分布在直线,(,或曲线,),两侧,舍去,典,例精析,例,1,在,“,探究小车速度随时间变化的规律,”,实验中，某同学的实验操作步骤如下，试找出其中的错误和遗漏的步骤,(,遗漏步骤可编上序号,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，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,C,.,把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当的钩码,D,.,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,F,.,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：,_,；,_,；,G._,；,正确的步骤顺序为,_,.,A,中应先接通电源，再放开纸带,D,中应先断开电源，再取下纸带,换上新纸带，重复实验两次,BECADGF,例,2,在用电火花计时器,“,探究小车速度随时间变化的规律,”,的实验中，图,3,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,.,(,电源频率为,50 Hz),图,3,(1),根据运动学有关公式可求得,v,B,1.38,m,/s,，,v,C,_,m/,s,，,v,D,3.90,m/s,.(,保留三位有效数字,),解析,打,C,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,v,t,图象,(,从打,A,点时开始计时,),.,利用纸带上的数据求出小车运动的加速度,a,_ m/s,2,.(,保留三位有效数字,),解析,用描点法作出小车的,v,t,图象如图所示,.,由图知小车运动的加速度,答案,12.6,(3),将图线延长与纵轴相交，交点的纵坐标是,0.12,m/s,，此交点的物理意义是：,_,_.,解析,此交点表示,A,点开始计时时，小车的速度为,0.12,m/s,.,从,A,点开始计时时，小车的速度为,0.12 m/s,1.,如图,4,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条纸带，测量出,AB,1.2 cm,，,AC,3.6 cm,，,AD,7.2 cm,，计数点,A,、,B,、,C,、,D,中，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,(,),1,2,自我检测,图,4,A,.,电磁打点计时器是只能记录时间而不能记录位移的仪器,B,.,若电源频率,f,50 Hz,，则每相邻的两个计数点之间的时,间间隔为,0.1 s,C,.,打,B,点时纸带的速度,v,B,0.20,m/s,D,.,本实验也可以采用电火花计时器,1,2,解析,电磁打点计时器既可以记录时间，又可以记录位移，选项,A,错误；,电磁打点计时器打点的周期为,0.02 s,，相邻两个计数点间有,4,个点未画出，即两个计数点间的时间间隔为,0.1 s,，选项,B,正确；,1,2,电磁打点计时器和电火花打点计时器都可以用，选项,D,正确,.,答案,BD,1,2,2,.,在,“,探究小车速度随时间变化的规律,”,的实验中，打点计时器接在,50 Hz,的低压交流电源上,.,某同学在打出的纸带上每,5,个点取一个计数点，共取了,A,、,B,、,C,、,D,、,E,、,F,六个计数点,(,每相邻两个计数点间的四个点未画出,),，如图,5,所示,.,从每一个计数点处将纸带剪开分成五段,(,分别为,a,、,b,、,c,、,d,、,e,段,),，将这五段纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在,xOy,坐标系中，如图,6,所示,.,1,2,图,5,图,6,1,2,(1),请你在,xOy,坐标系中用最简洁的方法作出能表示,v,t,关系的图线,(,在图,6,中作答,),，并指出哪个轴相当于,v,轴？,_.,解析,以纸带宽度为时间单位,0.1,s,.,x,轴相当于,t,轴，,y,轴相当于,v,轴，每段纸带上端中点的纵坐,标相当于这段时间中间时刻的瞬时速度,.,把纸带,上端中点连起来就得到,v,t,图线,.,v,t,图线见解析图,y,轴相当于,v,轴,1,2,(2),从第一个计数点开始计时，为了求出,0.15 s,时刻的瞬时速度，需要测出哪一段纸带的长度？,_.,解析,用,b,段纸带的长度除以,0.1 s,就是完成这段长度的平均速度，也近似等于,0.15 s,时刻的瞬时速度，故需测出,b,段纸带的长度,.,b,段,1,2,(3),若测得,a,段纸带的长度为,2.0 cm,，,e,段纸带的长度为,10.0 cm,，则可求出加速度的大小为,_ m/s,2,.,2.0,