高中物理 第2章 勻變速直線運動的研究 1 實驗 探究小車速度隨時間變化的規(guī)律課件 新人教版必修1.ppt

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第二章 勻變速直線運動的研究,1 實驗:探究小車速度隨時間變化的規(guī)律,一、實驗目的 1.進一步練習使用打點計時器及利用紙帶求速度。 2.學會利用實驗數(shù)據(jù)計算各點瞬時速度的方法。 3.學會用圖象法處理實驗數(shù)據(jù),并能根據(jù)v-t圖象描述小車運動速度隨時間的變化規(guī)律。 二、實驗原理 1.瞬時速度的求法:計算打各計數(shù)點時小車的速度,應在計數(shù)點附近取一段很短的時間Δt,用Δt內的平均速度當作打該計數(shù)點時小車的瞬時速度。(學完本章第3節(jié)后可根據(jù)勻變速直線運動某段時間中間時刻的瞬時速度等于這段時間內的平均速度,即 。求出打第n個計數(shù)點時紙帶的瞬時速度) 2.用描點法畫出小車的v-t圖象,圖線的傾斜程度表示加速度的大小,如果v-t圖象是一條傾斜的直線,說明物體的速度是均勻變化的。,,,,三、實驗器材 打點計時器、學生電源、復寫紙、紙帶、導線、一端帶有滑輪的長木板、小車、細繩、鉤碼、刻度尺、坐標紙。,四、實驗步驟 1.按圖所示,把附有滑輪的長木板平放在實驗桌上,并使滑輪伸出桌面。把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端,連接好電路。,2.把一條細繩拴在小車上,使細繩跨過定滑輪,下邊掛上合適的鉤碼。把紙帶穿過打點計時器,并把紙帶的一端固定在小車的后面。 3.把小車停在靠近打點計時器處,先接通電源,后釋放小車,讓小車拖著紙帶運動,打點計時器就在紙帶上打下一系列小點,隨后立即關閉電源。 4.換上新的紙帶,重復實驗兩次。 5.增減所掛鉤碼,按以上步驟再做兩次實驗。,實驗指導,典例剖析,當堂檢測,一、數(shù)據(jù)處理 1.紙帶的選取和處理 (1)多條紙帶中選取一條點跡清晰且點跡排成直線的紙帶進行處理。 (2)舍掉開頭一段過于密集的點,找一個適當?shù)狞c作計時起點,為了減少測量誤差和便于計算,每隔4個“計時點”選取一個“計數(shù)點”進行測時,相鄰計數(shù)點的時間間隔為0.1秒。 (3)測量距離時從選取的計時起點到各個計數(shù)點的距離。,實驗指導,典例剖析,當堂檢測,2.數(shù)據(jù)處理 (1)表格法: ①從幾條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶,舍掉開始一些比較密集的點,在后面便于測量的地方找一個開始點,作為計數(shù)始點,以后依次每五個點取一個計數(shù)點,并標明0、1、2、3、4、…,測量各計數(shù)點1、2、3、…到計數(shù)點0的距離x,并記錄在表中。,實驗指導,典例剖析,當堂檢測,②分別計算出與所求點相鄰的兩計數(shù)點之間的距離Δx1、Δx2、Δx3、…。 ③利用一段時間內的平均速度等于這段時間中間時刻的瞬時速度求得各計數(shù)點1、2、3、4、5的瞬時速度,填入上面的表格中。 ④根據(jù)表格的數(shù)據(jù),分析速度隨時間怎么變化。,實驗指導,典例剖析,當堂檢測,(2)圖象法: ①在坐標紙上建立直角坐標系,橫軸表示時間,縱軸表示速度,并根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)在坐標系中描點。,②畫一條直線,讓這條直線通過盡可能多的點,不在線上的點均勻分布在直線的兩側,偏差比較大的點忽略不計,如圖所示。 ③觀察所得到的直線,分析物體的速度隨時間的變化規(guī)律。,實驗指導,典例剖析,當堂檢測,二、實驗注意事項 1.開始釋放小車時,應使小車靠近打點計時器。 2.應該是先接通電源,再釋放小車。 3.斷開電源,取下紙帶。 4.如打出的點較輕或是短線時,應調整振針距復寫紙的高度。 5.選擇一條理想的紙帶,“理想”是指紙帶上的點跡清晰,舍棄點密集的部分,適當選取計數(shù)點(注意計數(shù)點與計時點的區(qū)別),弄清楚所選時間間隔T等于多少秒。 6.每打好一條紙帶,將定位軸上的復寫紙換個位置,以保證打點清晰。 7.不要分段測量各段位移,應盡可能地一次測量完畢(可先統(tǒng)一量出各計數(shù)點到計數(shù)起點0之間的距離)。讀數(shù)時應估讀到毫米的下一位。,實驗指導,典例剖析,當堂檢測,三、誤差分析 1.木板的粗糙程度不同,摩擦不均勻。 2.根據(jù)紙帶測量的位移有誤差,從而計算出的瞬時速度有誤差。 3.作v-t圖象時單位選擇不合適或人為作圖不準。,實驗指導,典例剖析,當堂檢測,【例題1】 在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中,某同學有如下操作步驟,其中錯誤或遺漏的步驟有(遺漏步驟可編上序號G、H……) A.拉住紙帶,將小車移至靠近打點計時器處放開紙帶,再接通電源 B.將打點計時器固定在平板上沒有滑輪的一端,并接好電路 C.把一條細繩拴在小車上,細繩跨過定滑輪,下面吊著適當重的鉤碼 D.取下紙帶 E.將平板一端抬高,輕推小車,使小車能在平板上做勻速運動 F.將紙帶固定在小車尾部,并穿過打點計時器的限位孔 (1)所列步驟中有錯誤的是 。 (2)遺漏的步驟: 。 (3)將以上步驟完善后寫出合理的步驟順序: 。,實驗指導,典例剖析,當堂檢測,解析:(1)步驟A中應先通電,再放紙帶,順序不能顛倒;D中取下紙帶前應先斷開電源。 (2)遺漏的步驟G:換上新紙帶,重復實驗三次。 (3)步驟完善后,合理的實驗步驟順序為BFECADG。 答案:見解析,實驗指導,典例剖析,當堂檢測,【例題2】 導學號19970035電磁打點計時器和電火花計時器都是一種計時儀器,電源的頻率為50 Hz,在探究“小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中,當物體做勻加速直線運動時,某同學得到了幾條較為理想的紙帶,他已在每條紙帶上按每5個點取好一個計數(shù)點,即兩計數(shù)點之間的時間間隔為0.1 s,依打點的先后順序編為0、1、2、3、4、5、6,測得 x1=1.40 cm,x2=1.90 cm,x3=2.38 cm,x4=2.88 cm, x5=3.39 cm,x6=3.87 cm。那么:,(1)在計時器打點1時,小車的速度為v1= cm/s;,實驗指導,典例剖析,當堂檢測,(2)根據(jù)下表在平面直角坐標系中作出v-t圖象(以第0點為t=0時刻)。,實驗指導,典例剖析,當堂檢測,(3)將圖線延長與縱軸相交,交點的速度大小是 cm/s,表示的物理意義是 。 (4)根據(jù)圖象求得小車運動的加速度為 m/s2。 點撥:物體做勻變速運動時,中間時刻的瞬時速度等于這一過程的平均速度。在v-t圖象中,圖線的斜率表示物體的加速度。,實驗指導,典例剖析,當堂檢測,解析:(1)相鄰計數(shù)點間的時間間隔T=0.1 s。計時器打點1時,小車的速度為,(2)圖象如圖所示,實驗指導,典例剖析,當堂檢測,(3)從圖象上可以讀出交點的速度大小是12 cm/s,表示打第0點時小車的瞬時速度。 (4)圖線的斜率表示小車運動的加速度,即,答案:(1)16.50 (2)見解析圖 (3)12 打第0點時小車的瞬時速度 (4)0.50,實驗指導,典例剖析,當堂檢測,1,2,3,4,實驗指導,典例剖析,當堂檢測,1.在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中,下列說法錯誤的是( ) A.木板不能側向傾斜,也不能一端高一端低 B.在釋放小車前,小車應停在靠近打點計時器的位置 C.應先接通電源,待打點計時器打點穩(wěn)定后再釋放小車 D.要在小車到達滑輪前使小車停止運動 解析:木板不能側向傾斜是對的,否則小車在運動中不能沿直線運動,很有可能側向滑離木板;但如果一端高一端低,小車仍然做勻變速直線運動,這樣對實驗并沒有影響。 答案:A,1,2,3,4,實驗指導,典例剖析,當堂檢測,2.(多選)關于紙帶上打點間隔的分析,下列說法正確的是 ( ) A.沿著點跡運動的方向看去,點間距離越來越小,說明紙帶在做加速運動 B.沿著點跡運動的方向看去,點間距離越來越小,說明紙帶在做減速運動 C.紙帶上點間間隔相等,表示紙帶是勻速運動的 D.紙帶上點間間隔相等,表示紙帶是變速運動的 解析:紙帶上點間間隔相等,由 知紙帶運動是勻速的,若沿點跡運動的方向看去,點間距離越來越小,即Δx變小而時間Δt不變,說明紙帶在做減速運動。 答案:BC,1,2,3,4,實驗指導,典例剖析,當堂檢測,3.在用打點計時器“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中,關于計數(shù)點間時間間隔的下列說法中正確的是( ) A.每隔四個點取一個計數(shù)點,則計數(shù)點間的時間間隔為0.10 s B.每隔四個點取一個計數(shù)點,則計數(shù)點間的時間間隔為0.08 s C.每隔五個點取一個計數(shù)點,則計數(shù)點間的時間間隔為0.10 s D.每隔五個點取一個計數(shù)點,則計數(shù)點間的時間間隔為0.08 s 解析:本實驗用的電源為50 Hz的交變電流,則相鄰兩點間的時間間隔為T= s=0.02 s,所以每隔4個點取一個計數(shù)點時計數(shù)點間的時間間隔為0.10 s,選項A正確,B錯誤;每隔5個點取一個計數(shù)點則有6個時間間隔,總間隔為0.02×6 s=0.12 s,選項C、D錯誤。 答案:A,1,2,3,4,實驗指導,典例剖析,當堂檢測,4. 某同學在探究勻變速直線運動實驗中獲得一條紙帶,如圖所示。,(1)已知打點計時器所用電源的頻率為50 Hz,則紙帶上打相鄰兩點的時間間隔為 。 (2)A、B、C、D是紙帶上的四個計數(shù)點,每兩個相鄰計數(shù)點間有四個點沒有畫出,從圖中讀出A、B兩點間距 s= ;C點對應的速度是 (計算結果保留三位有效數(shù)字)。,1,2,3,4,實驗指導,典例剖析,當堂檢測,答案:(1)0.02 s (2)0.70 cm 0.100 m/s,