1、1实验：探究小车速度随时间变化的规律学习目标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图像处理实验数据，并据此判断物体的运动性质4.能根据实验数据求加速度一、实验原理与方法1利用打点计时器所打纸带的信息，代入计算式vn，即用以n点为中心的一小段时间间隔的平均速度代替n点的瞬时速度2用描点法作出小车的vt图像，根据图像的形状判断小车的运动性质若所得图像为一条倾斜直线，则表明小车做匀变速直线运动3利用vt图像求出小车的加速度二、实验器材打点计时器、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源三、实验步骤1如图所示，把一端附有滑轮的长木板放在实
2、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四、数据处理1表格法(1)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、，如图所示(2)依次测出01、02、03、04、的距离x1
3、、x2、x3、x4、，填入表中位置123456长度x1x2x3x4x5x6各段长度021324354657时间间隔v/(ms1)(3)1、2、3、4、各点的瞬时速度分别为：v1、v2、v3、v4、.将计算得出的各点的速度填入表中(4)根据表格中的数据，分析速度随时间变化的规律2图像法(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(4)根据所画vt图像求出小车运动的加速度a.五、误差分析
4、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vt图像时单位选择不合适或人为作图不准确带来误差六、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t0.1 s.7在坐标纸上画vt图像时，注意坐标轴单位长度的选取
5、，应使图像尽量分布在较大的坐标平面内.【例1】在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，用打点计时器在纸带上打的点记录了小车的运动情况某同学做此实验时的步骤如下：A拉住纸带，把小车停在靠近打点计时器的位置，放开纸带，再接通电源；B将打点计时器固定在长木板上；C把一条细绳拴在小车上，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，再重复操作两次，然后从各纸带中选取一条点迹清晰的进行测量并数据处理其中错误或遗漏的步骤有_；_.将以上步骤完善后，其合理的顺序为_解析A中应先接通电源，再放开纸带；D中取纸带前应先断开
6、电源实验步骤合理的顺序为BECADF.答案A中应先接通电源，再放开纸带D中取纸带前应先断开电源BECADF【例2】在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图所示为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(A点为第一个点)，相邻计数点间的时间间隔T0.1 s.(1)根据_计算各点的瞬时速度，则vD_m/s，vC_m/s，vB_m/s.(2)在如图所示坐标系中画出小车的v t图线，并根据图线求出a_.(3)将图线延长与纵轴相交，交点的物理意义：_.解析(1)若时间较短，平均速度可以代替中间时刻的瞬时速度D点的瞬时速度vD cm/s390 cm/s3.90 m/sC点的
7、瞬时速度vC cm/s264 cm/s2.64 m/sB点的瞬时速度vB cm/s138 cm/s1.38 m/s.(2)由上述数据画出小车的v t图像如图所示，由图线的斜率可求得它的加速度a12.6 m/s2.(3)将图线延长后，与纵轴的交点的速度表示零时刻小车经过A点的速度大小答案(1)某段较短时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度3.902.641.38(2)图像见解析图12.6 m/s2(3)表示小车经过A点的速度大小(1)处理纸带时，一定要分清计时点和计数点，搞清计数点之间的时间间隔T.(2)利用极限思想将平均值过渡到瞬时值是物理学中常用的方法.纸带上某点的瞬时速度等于以此为中心的前
8、、后相邻两点间的平均速度.(3)标度的选择要结合数据及其分布特点制定，以使图像在坐标系中合理分布，大小适中.1在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列说法中正确的是()A长木板一定要水平摆放B使用刻度尺测量长度时，不必估读C使用刻度尺测量长度时，要估读到分度值的下一位D作vt图像时，所描线必须经过每一个点C实验过程中，一般长木板应平放，不能侧向倾斜，但适当一端高一端低，也是可以的，A错误使用刻度尺测长度时，需要估读到分度值的下一位，B错误，C正确作vt图像时，若各点与直线拟合，则作直线并使直线经过尽量多的点，不在直线上的点，分布在直线两侧，D错误2(多选)一小球在水平桌面上做直线运动，
9、用照相机对着小球每隔0.1 s拍照一次，得到一幅频闪照片，用刻度尺量得照片上小球各位置如图所示，已知照片与实物的比例为110，则()A图中对应的小球在通过8 cm距离内的平均速度是2 m/sB图中对应的小球在通过8 cm距离内的平均速度是1.6 m/sC图中对应的小球通过6 cm处的瞬时速度是2.5 m/sD图中对应的小球通过6 cm处的瞬时速度是2 m/sAD小球在通过8 cm距离内的平均速度 cm/s200 cm/s2 m/s，A对，B错可以认为小球通过6 cm处的瞬时速度等于相邻两点间的平均速度v200 cm/s2 m/s，C错，D对3打点计时器使用的交流电源频率为50 Hz，在“探究小
10、车速度随时间变化的规律”的实验中，若交流电源的频率变小了而未被发现，则测得小车的速度值与真实值比较将()A偏大B偏小C无影响 D无法判断A打点计时器打点的频率是由电源的频率决定的，且打点的频率等于电源的频率当交流电源的频率为50 Hz时，打点计时器每隔0.02 s打一个点；当交流电源的频率低于50 Hz时，打点计时器打点的时间间隔将大于0.02 s，计算速度时如果仍按0.02 s计算，由v可知，因测量值t小于真实值，故导致测量出的速度值大于真实值4(多选)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，得到如图所示的纸带，其中A、B、C、D、E、F、G为计数点，相邻两计数点间的时间间隔为T，x1、
11、x2、x3、x4、x5、x6分别为AB、BC、CD、DE、EF、FG间的位移，下列可用来准确计算D点小车速度的表达式是()A. B.C. D.BC可用来计算D点小车速度的表达式有和，但比更准确一些5如图所示是某同学用手水平地拉动纸带通过打点计时器后(电源频率为50 Hz)得到的纸带，从A点通过计时器到D点通过计时器历时_ s，位移为_ m，这段时间内的平均速度为_ m/s，BC段的平均速度为_ m/s，F点的瞬时速度可以粗略地认为是_m/s.(平均速度和瞬时速度的结果保留三位有效数字)解析从A点通过计时器到D点通过计时器历时0.1 s，位移为0.0760 m，这段时间内的平均速度为AD m/s
12、0.760 m/s，BC段的平均速度为BC m/s0.950 m/s，F点的瞬时速度可以粗略地认为是BC段的平均速度，即大小是0.950 m/s.答案0.10.07600.7600.9500.9506做直线运动的小车，牵引一条通过打点计时器的纸带，交流电源的频率是50 Hz，由纸带上打出的某一个点开始，每5个点剪下一段纸带，如图所示，每一小段纸带的一端与x轴重合，两边与y轴平行，将纸带贴在坐标系中(1)仔细研究图，找出小车在连续相等时间内的位移之间存在的关系；(2)设t0.1 s，请画出该小车的vt图像；(3)根据图像求小车的加速度解析(1)由题图中每段纸带所标长度，可知在连续相等时间内的位移之差相等，y8 mm.(2)用纸带的宽度表示t0.1 s的时间间隔，纸带的长度表示t0.1 s内的位移y，由v，即纸带的长度就可以表示每小段中间时刻的速度，vt图像如答案图所示(3)利用vt图像求斜率，可知小车加速度a102 m/s20.8 m/s2.答案(1)见解析(2)如图所示(3)0.8 m/s2
