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 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图象处理实验数据，并据此判断物体的运动性质.4.能根据实验数据求加速度自 主 探 新 知 预 习 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_代替n点的瞬时速度xnxn12T平均速度二、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2用描点法作出小车的v-t图象，根据图象的形状判断小车的运动性质若所得图象为一条倾斜直线，则表明小车做_直线
2、运动3利用v-t图象求出小车的加速度匀变速三、实验步骤1如图所示，把一端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
3、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、x2、x3、x4、，填入表中位置123456 x1x2x3x4x5x6 长度 02 13 24 35 46 57 各段长度 时间间隔v/(ms1)(3)1、2、3、4、各点的瞬时速度分别为：v1x22T、v2x3x12T、v3x4x22T、v4x5x32T、.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图象法(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
4、在_，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v-t图象求出小车运动的加速度a_.直线的两侧vt五、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六、注意事项1开始释放小车时，应使小车打点计时器2先，等打点稳定后，再3打点完毕，立即4选取一条点迹清晰的纸带，适当舍弃点部分，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等于多少密集靠近接通电源释放小车断开电源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
5、用手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 s.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.0.1按住合 作 攻 重 难 探 究【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；
6、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
7、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 vDxCE2T78.000.2 cm/s390 cm/s3.90 m/s C点的瞬时速度 vCxBD2T52.800.2 cm/s264 cm/s2.64 m/s B点的瞬时速度 vBxAC2T27.600.2 cm/s138 cm/s1.38 m/s.(2)由上述数据画出小车的v-t图象如图所示，由图线的斜率可求得它的加速度avt1.26 m/s0.1 s12.6 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
8、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 3.90 2.64 1.38(2)图象见解析图 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、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，以使图象在坐标系中合理分布，大小适中.课 时 提 素 养 演 练 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
9、时，要估读到分度值的下一位D作v-t图象时，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v-t图象时，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，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
10、 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 vxt81040.1 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vxt410 cm20.1 s 200 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
11、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 xt 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、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.x3x4TB.x3x42TC.x2x3x4x54TDx
12、1x62TBC 可用来计算D点小车速度的表达式有x3x42T和x2x3x4x54T，但x3x42T 比x2x3x4x54T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 v AD0.07600.1 m/s0.760 m/s，BC段的平均速度
13、为 v BC0.02200.016020.02 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 0.1 0.0760 0.760 0.950 0.9506(1)在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，给你以下器材：电磁打点计时器、电池组、纸带、复写纸、小车、钩码、细绳、一端附有定滑轮的长木板其中不需要的器材是_，还需要增添的器材有_.(2)关于“探究小车速度随时间变化的规律”这一实验，下列说法正确的是_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，小车应靠近打点计时器C应先接通电源，待打点计时器打点稳定后再释放小车D打
14、点计时器应接在低压直流电源上E小车运动时要保持纸带与打点计时器平面、木板平行F作v-t图象时，应先描点后连线，并且要把描出的所有点都连接起来解析(1)电磁打点计时器使用低压交流电源，所以不需要的器材是电池组为了得到小车的运动规律，还需要刻度尺来测量计数点之间的距离，所以还需要低压交流电源、刻度尺(2)长木板不能侧向倾斜，但是可以一端高一端低，故A错误；在释放小车前，小车应尽量靠近打点计时器，以能在纸带上打出更多的点，有利于实验数据的处理和误差的减小，故B正确实验中应先接通电源然后释放小车，故C正确打点计时器应接在低压交流电源上，故D错误；小车运动时要保持纸带与打点计时器平面、木板平行，故E正确；作v-t图象时，让尽量多的点均匀分布在图线的两侧，描绘成平滑的曲线，不要求所有的点都在图线上，故F错误；故选B、C、E.答案(1)电池组 低压交流电源、刻度尺(2)BCEThank you for watching!