高中物理第二章匀变速直线运动的研究21实验探究小车速度随时间变化的规律51.
高中物理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练习含解析新人教版必修第一册
第1节实验:探究小车速度随时间变化的规律必备知识基础练进阶训练第一层知识点一实验原理1.(1)某同学将打点计时器接到频率为50 Hz的交流电源上,实验时得到一条实验纸带,纸带上O、A、B、C、D、E为计数点,每相邻两个计数点间还有4个点没有画出.由纸带可知,在打C点时小车的速度vC=________ m/s.(结果保留三位有效数字)(2)若实验时电源频率略低于50 Hz,但该同学仍按50 Hz计算小车的速度,则测量得到的小车速度与真实速度相比将________(选填“偏大”“偏小”或“不变”).知识点二实验器材2.填在横线上(填编号).①电磁打点计时器②天平③低压交流电源④低压直流电源⑤细绳和纸带⑥钩码和小车⑦停表⑧一端有滑轮的长木板⑨刻度尺所需的器材是________.知识点三实验步骤3.,其中有错误、多余或遗漏的步骤.(遗漏步骤可编上序号G、H、…)A.拉住纸带,将小车移至靠近打点计时器处先放开纸带,再接通电源B.将打点计时器固定在平板上,并接好电路C.把一根细绳拴在小车上,细绳跨过定滑轮,下面吊着适当重的钩码D.取下纸带,断开电源E.将平板一端抬高,轻推小车,使小车能在平板上做匀速运动F.将纸带固定在小车尾部,并穿过计时器的限位孔(1)所列步骤中有错误的是________(填序号).(2)遗漏的步骤是:________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________.(3)将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序:________.4.某同学做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验装置如图所示.一小车放在水平长木板上,左侧拴有一细软线,跨过固定在木板边缘的滑轮与一槽码相连,小车右侧与穿过电火花计时器的纸带相连,在槽码牵引下,小车在木板上向左运动.电火花计时器所用的交流电频率为50 Hz.(1)实验中,除电火花计时器(含纸带、墨粉纸)、小车、长木板、导线、细线及开关外,在下面的仪器和器材中,必须使用的有________.(填选项代号)A.电压为4~6 V的50 Hz交流电源B.电压为220 V的50 Hz交流电源C.刻度尺D.停表E.天平F.槽码(2)该同学进行了以下实验操作步骤,其中错误的步骤是________.A.将计时器固定在长木板有滑轮的一端,并接好电路B.将纸带固定在小车尾部,并穿过计时器的限位孔C.把一条细线拴在小车上,细线跨过定滑轮,下面吊着槽码D.拉住纸带,将小车移到靠近计时器的一端后,放开纸带,再接通电源知识点四数据处理5.拖动的纸带的运动情况,在纸带上确定出A、B、C、D、E共五个计数点.测得计数点间的距离如图甲所示,每两个相邻的计数点之间还有4个点未画出来.(1)试根据纸带上各个计数点间的距离,计算出打下B、C、D三个点时小车的瞬时速度,则v B=________ m/s,v C=________ m/s,v D=________ m/s.(结果保留三位有效数字)(2)在图乙所示的坐标系中作出小车的v-t图线,并根据图线求出a=________ m/s2.(3)将图线延长与纵轴相交,此交点的物理意义是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________.关键能力综合练进阶训练第二层一、单项选择题1.某同学在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中,所得纸带点间距过密,若利用该纸带分析小车运动情况,下列做法可行的是( )A.每隔9个点取一个计数点,计数点时间间隔为0.2 sB.每隔2个点取一个计数点,计数点时间间隔为0.04 sC.只研究纸带后端几个间距较大的点所在区域D.只研究纸带前端较密的几个点所在区域2.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v-t图像时,所描线必须经过每一个点3.在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中,下列说法正确的是( )A.小车在钩码的牵引下运动时只需打一条纸带,然后进行数据处理B.为使测量更为严谨,应把打下的第一个点作为第一个测量点C.为了便于测量,应舍掉开头一些过于密集的点,找一个适当的点当作计时起点D.两相邻计数点间的时间间隔必须是0.1 s4.在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中,利用纸带上的数据和第一章的方法得出各计数点的瞬时速度后,以速度v为纵轴,以时间t为横轴建立直角坐标系.某次实验中某同学描出的点如图所示,在直角坐标系上一共描出了10个点.下列思考有道理的是( )①这10个点无论如何也不在一条直线上,因此小车运动的v-t图线不可能为一条直线,而应为一条光滑的曲线②这10个点中有8个点虽然不在一条直线上,但它们在一条直线附近,只有F和B两点离这条直线太远③在10个点当中只有4个点能画在一条直线上(A、D、G、I),有6个点不在该直线上,这条直线肯定不能表示小车运动的规律④与直线偏差较小的点(C、E、H、J)可能是实验误差造成的,而与直线偏离较大的点(B、F)则可能是实验中出现错误造成的A.①③ B.②④C.①② D.③④二、多项选择题5.如图甲、乙所示为同一打点计时器打出的两条纸带,由纸带可知( )A.在打下计数点“0”至“5”的过程中,纸带甲的平均速度比乙的大B.在打下计数点“0”至“5”的过程中,纸带甲的平均速度比乙的小C.纸带甲的加速度比乙的大D.纸带甲的加速度比乙的小6.在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验时,下列方法中有利于减小实验误差的是( )A.选取计数点,把每5个点的时间间隔作为一个时间单位B.使小车运动的加速度尽量小些C.舍去纸带上密集的点,只利用点迹清晰、点间距适当的那一部分点进行测量、计算D.选用各处平整程度、光滑程度相同的长木板做实验三、非选择题7.(易错题)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T=0.1 s.(1)根据____________________计算打各点时小车的瞬时速度大小,则v D=________m/s,v C=________ m/s,v B=________ 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,交点速度的物理意义:________________________________________________________________________________________________________________________________________________.8.如图甲所示,用打点计时器记录小车的运动情况.小车开始在水平玻璃板上运动,后来在薄布面上做减速运动.所打出的纸带及相邻两点间的距离(单位:cm)如图乙所示,纸带上相邻两点间对应的时间间隔为0.02 s.试用作图法(v-t图像)求出小车在玻璃板上的运动速度.学科素养升级练进阶训练第三层1.在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中:(1)实验提供了以下器材:打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源、复写纸、弹簧测力计.其中在本实验中不需要的器材是________.(2)如图甲所示是某同学由打点计时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带,纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出,打点计时器打点的时间间隔T=0.02 s,则相邻两个计数点间的时间间隔为________ s.其中x1=7.05 cm、x2=7.68 cm、x3=8.33 cm、x4=8.95 cm、x5=9.61 cm、x6=10.26 cm.表中列出了打点计时器打下B、C、E、F时小车的瞬时速度,请在表中填入打点计时器打下D点时小车的瞬时速度.位置 B C D E F 速度/(m·s-1)0.7370.8010.9280.994(4)计算出的小车的加速度大小a=________ m/s2.2.研究小车匀变速直线运动的实验装置如图甲所示,其中斜面倾角可调.已知电火花计时器所用交流电的周期为0.02 s.纸带上计数点的间距如图乙所示,其中每相邻两点之间还有4个点未画出.(1)部分实验步骤如下:A.调整倾角,使小车能够匀速下滑.B.关闭电源,取出纸带.C.接通电源,待计时器工作稳定后放开小车.D.把计时器固定在平板上,将纸带穿过限位孔.E.将小车停靠在计时器附近,小车尾部与纸带相连.F.选择220 V交流电源并接好电路.G.选择6~8 V直流电源并接好电路.H.选择6~10 V交流电源并接好电路.选择其中必需的实验步骤并按正确的先后顺序排列:________(用字母填写).(2)小车加速度大小的计算式应为a=________.(3)如果当时电源中交变电流的周期不正常,比已知的T略大,而做实验的同学并不知道,那么加速度的测量值与实际值相比________(选填“偏大”“偏小”或“不变”).3.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中:(1)如图甲所示,所用计时器的工作电压为________;A.直流220 V B.交流220 VC.直流6 V D.交流8 V(2)某次实验得到如图乙所示的一条清晰纸带,截取了其中一段用刻度尺(单位:cm)进行测量,在纸带上标注了A、B、C、D、E、F、G共7个计数点(每两个点迹标注一个计数点),已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz,取计数点A对应时刻为0.其中计数点E所在位置的刻度尺读数为________ cm,小车加速过程中D、F段的平均速度为________ m/s(计算结果保留两位有效数字),用这一速度表示小车通过E点时的瞬时速度,并将其描点在坐标纸上(其中B、C、D、F四个点已描点完成).请同学们在坐标纸上拟合图线,并求解小车运动的加速度大小a =________ m/s2(计算结果保留两位有效数字).第二章 匀变速直线运动的研究第1节 实验:探究小车速度随时间变化的规律必备知识基础练1.解析:(1)当电源频率是50 Hz 时,打点计时器每隔0.02 s 打一次点,每相邻两个计数点间还有4个点没有画出,因此时间间隔为T =5×0.02 s=0.1 s,由纸带数据,打C 点时小车的速度vC =x BD 2T =28.19-11.940.2×10-2m/s≈0.813 m/s. (2)当电源频率低于50 Hz 时,其打点周期大于0.02 s,所以仍按50 Hz 计算,即0.02 s,据v =x t可知,测出的速度数值将比真实值偏大.点睛:解答本题的关键是掌握纸带的处理,会通过纸带求解瞬时速度和加速度,并掌握实验操作步骤.能够知道相邻的计数点之间的时间间隔,在平时练习中要加强基础知识的理解与应用,提高解决问题的能力.答案:(1)0.813 (2)偏大2.解析:电磁打点计时器是一种计时仪器,所用电源是低压交流电源,因此④⑦不需要.该实验不需要测量质量,因此②不需要.答案:①③⑤⑥⑧⑨3.解析:(1)所列步骤中有错误的是A 和D,应先接通电源,再放开纸带;实验结束后,先断开电源,再取下纸带.(2)遗漏步骤:G.换上新纸带重复实验三次. (3)多余的步骤是E,故合理的步骤顺序为BFCADG. 答案:(1)AD(2)G.换上新纸带重复实验三次 (3)BFCADG4.解析:(1)电火花计时器应使用220 V 的交流电源,实验需要用刻度尺测纸带上两点间的距离,实验需要用槽码牵引小车运动,故需要的实验器材有:BCF.(2)实验前应将计时器固定在长木板不带滑轮的一端,并接好电路,故A 错误;将纸带固定在小车尾部,并穿过计时器的限位孔,故B 正确;把一条细线拴在小车上,细线跨过定滑轮,下面吊着槽码,故C 正确;实验时应先接通电源,再释放纸带,故D 错误.所以选A 、D.答案:(1)BCF (2)AD5.解析:(1)v B =x AC 2T =27.60×10-30.2m/s =0.138 m/s,v C =x BD 2T =60.30-7.50×10-30.2 m/s =0.264 m/s,v D =x CE 2T =105.60-27.60×10-30.2m/s =0.390 m/s.(2)根据v -t 图像求加速度即画出图线后求图线的斜率,k =Δv Δt=1.26 m/s 2. (3)将图线延长与纵轴的交点,即横坐标为0时的纵坐标的量,此为零时刻经过A 点的速度大小.方法总结:(1)利用纸带求速度的方法:利用平均速度近似等于中间时刻的瞬时速度.(2)利用纸带求加速度的方法:求出各点的瞬时速度画出v -t 图像,图线的斜率即加速度的数值.答案:(1)0.138 0.264 0.390 (2)如图所示 1.26(3)零时刻经过A 点的速度大小关键能力综合练1.解析:探究小车速度随时间变化的规律的实验中,如果所得纸带点间距过密,要利用该纸带分析小车的运动情况,应该每隔多个点取一个计数点,然后计算相邻的两个计数点之间的时间间隔,要考虑减小误差,就要得到尽量多的数据,往往两个计数点之间的间隔为5T 或10T 等整数,每隔9个点取一个计数点,时间间隔为0.2 s,每隔2个点取一个计数点,间隔为0.06 s,所以A 正确,B 错误.要研究纸带整个过程中的运动情况,不能取其中的一部分研究,所以C 、D 错误.答案:A2.解析: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,要估读到分度值的下一位,B 错误,C 正确.作v -t 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,D 错误.答案:C3.解析:小车在钩码的牵引下运动时,需要采用多次测量,打出多条纸带,进行数据处理,有利于减小误差,故A 错误;纸带上开始时打的点比较密集,点距过小,测量误差较大,故应舍去,找一个适当的点当作计时起点,故B 错误,C 正确;选取计数点,可增加测量距离,减小测量过程所产生的误差,两相邻计数点间的时间间隔不一定取0.1 s,故D 错误.答案:C4.解析:因为有误差,这些点才不可能在一条直线上,若理想化,这些点将都在一条直线上,①③错误,②④正确.答案:B5.解析:由题图纸带可以看出,打下计数点“0”至“5”的过程中,甲的位移比乙的小,而经历的时间相等,则甲的平均速度小于乙的平均速度,故A 错误,B 正确;纸带甲点迹均匀,则其加速度为零,而纸带乙的速度减小,加速度不为零,故C 错误,D 正确.答案:BD6.解析:把每打五个点的时间间隔作为一个时间单位,这样可以增加测量点间的距离,减小测量过程所产生的误差,A 正确;小车的加速度过小,则物体运动间距太密集,测量误差较大,B 错误;纸带上密集的点,点间间距过小,测量误差较大,应舍去,而只利用点迹清晰、点间间隔适当的那部分进行测量、计算,C 正确;选用各处平整程度相同的长木板做实验,这样受力均匀,加速度变化小,实验误差小,D 正确.答案:ACD7.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.v D =x CE 2T =78.00 cm 0.2 s=390 cm/s =3.90 m/sv C =x BD 2T =52.80 cm 0.2 s=264 cm/s =2.64 m/s v B =x AC 2T =27.60 cm 0.2 s=138 cm/s =1.38 m/s (2)由(1)中数据画出小车的v -t 图像如图所示,由图线的斜率可求得小车的加速度 a =Δv Δt=12.6 m/s 2(3)将图线延长后,与纵轴交点的速度表示零时刻小车的速度大小.答案:(1)某段时间内的平均速度表示中间时刻的瞬时速度 3.90 2.64 1.38(2)见解析图 12.6 m/s 2(3)零时刻小车的速度大小8.解析:设对应点1、2、3、4、5的瞬时速度分别为v 1、v 2、v 3、v 4、v 5,则有 v 1=1.6+1.40.04 cm/s =75 cm/s =0.75 m/s, v 2=1.4+1.20.04 cm/s =65 cm/s =0.65 m/s, v 3=1.2+1.00.04 cm/s =55 cm/s =0.55 m/s, v 4=1.0+0.80.04 cm/s =45 cm/s =0.45 m/s, v 5=0.8+0.60.04cm/s =35 cm/s =0.35 m/s, 以速度为纵坐标,以时间为横坐标建立直角坐标系.用描点法作出小车在薄布上做减速运动的v -t 图像.将图线延长,使其与纵轴相交,如图所示.由图像可知,小车做减速运动的初速度为0.85 m/s,即小车在玻璃板上的运动速度大小.答案:见解析学科素养升级练1.解析:(1)本实验中不需要测量力的大小,因此不需要的器材是弹簧测力计.(2)相邻两个计数点间的时间间隔为0.10 s .根据某点的瞬时速度可用该点前后一段时间内的平均速度来代替知v D =x 3+x 42×5T =0.083 3+0.089 52×0.1m/s =0.864 m/s. (3)小车的速度—时间关系图线如图所示(4)在v -t 图像中,图线的斜率表示加速度,则a =Δv Δt=(0.64±0.01)m/s 2. 答案:(1)弹簧测力计 (2)0.10 0.864(3)见解析图 (4)0.64±0.012.解析:(1)由于电火花计时器应用220 V 交流电,因此G 、H 不选,另外由于只测加速度,不用平衡摩擦力,A 步骤不选,具体步骤为:先固定计时器,后接好电源,放好小车,连好纸带,接通电源,放开小车,最后断开电源,取出纸带,因此步骤是FDECB(DFECB).(2)由于每相邻两个计数点间还有4个点没有画出,所以相邻的计数点间的时间间隔T =0.1 s,设A 到B 之间的距离为x 1,以后各段分别为x 2、x 3、x 4、x 5、x 6,根据匀变速直线运动的推论公式Δx =aT 2可以求出加速度的大小,得 x 4-x 1=3a 1T 2x 5-x 2=3a 2T 2x 6-x 3=3a 3T 2为了更加准确地求解加速度,我们对三个加速度取平均值得a =13(a 1+a 2+a 3),即小车运动的加速度计算表达式为a =d 6-d 3-d 39T 2=d 6-2d 39T2. (3)交变电流的周期比已知的T 略大,使得打点时间间隔变长,最后测量的Δv 偏大,而计算时认为周期正常,因此测量出的加速度的值偏大.答案:(1)FDECB(DFECB) (2)d 6-2d 39T2 (3)偏大 3.解析:(1)电火花计时器的工作电压为220 V 交流电,而电磁打点计时器工作电压为约8 V 交流电,图中为电火花计时器,故B 正确,A 、C 、D 错误.(2)计数点E 所在位置的刻度尺读数为14.50 cm,D 、F 段的位移x DF =19.15 cm -10.30 cm=8.85 cm,则重物下落过程中D 、F 段的平均速度v =x DF 2T =8.85×10-22×0.04m/s≈1.1 m/s. 根据描点作图,v -t 图像如图所示a =Δv Δt = 1.22-0.7020-2.4×10-2 m/s 2=3.0 m/s 2. 答案:(1)B (2)14.50 1.1 3.0。
第二章匀变速直线运动的研究知识梳理高一物理
第二章匀变速直线运动的研究知识梳理第1节实验:探究小车速度随时间变化的规律一、实验原理1.利用纸带计算瞬时速度:以纸带上某点为中间时刻取一小段位移,用这段位移的平均速度表示这点的瞬时速度。
2.用v-t图像表示小车的运动情况:以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系,用描点法画出小车的v-t图像,图线的倾斜程度表示加速度的大小,如果v-t图像是一条倾斜的直线,说明小车的速度是均匀变化的。
二、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、槽码、刻度尺、坐标纸。
三、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。
2.把一条细绳拴在小车上,使细绳跨过滑轮,下边挂上合适的槽码,放手后,看小车能否在木板上平稳地加速滑行,然后把纸带穿过打点计时器,并把纸带的另一端固定在小车后面。
3.把小车停在靠近打点计时器处,先接通电源,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系列小点。
4.换上新纸带,重复实验两次。
5.增减所挂槽码,按以上步骤再做两次实验。
四、数据处理1.纸带的选取与测量(1)在三条纸带中选择一条点迹最清晰的纸带。
(2)为了便于测量,一般舍掉开头一些过于密集的点迹,找一个适当的点作计时起点(0点)。
(3)每5个点(相隔0.1 s)取1个计数点进行测量(如图所示,相邻两点中间还有4个点未画出)。
(4)采集数据的方法:不要直接去测量两个计数点间的距离,而是要量出各个计数点到计时零点的距离d1、d2、d3…然后再算出相邻的两个计数点的距离x1=d1;x2=d2-d1;x3=d3-d2;x4=d4-d3…2.瞬时速度的计算瞬时速度的求解方法:时间间隔很短时,可用某段时间的平均速度表示这段时间内中间时刻的瞬时速度,即v n =x n +x n +12T。
3.画出小车的v -t 图像(1)定标度:坐标轴的标度选取要合理,应使图像大致分布在坐标平面中央。
高中物理人教版必修一《21实验:探究小车速度随时间变化的规律》课件
1 +2
2
=
(4 +5 )-(1 +2 )
2
6
4 -1
32
, 2 =
5 -2
32
,
, 代入数据可得a=2 m/s2。
答案:(1)0.495 m/s
(2)0.415 m/s 0.655 m/s
(3)2 m/s2
题后反思处理纸带问题,要注意相邻计数点间的时间间隔是多少。
清晰。
7.不要分段测量各段位移,应尽可能地一次测量完毕(可先统一量
出各计数点到计数起点0之间的距离)。读数时应估读到分度值的
下一位。
-12-
1 实验:探究小车速度
随时间变化的规律
一
二
三
二、误差分析
1.小车拉着纸带所做的加速运动的加速度不恒定,这样测量得到
的加速度只能是所测量段的平均加速度。
2.纸带上计数点间距离测量带来偶然误差。
点,本图中没有画出),打点计时器接的是220 V、50 Hz的交流电源。
他把一把毫米刻度尺放在纸带上,其零刻度和计数点A对齐。
-22-
1 实验:探究小车速度
随时间变化的规律
类型一
类型二
类型三
(1)按照有效数字的读数规则读出相邻计数点AB、BC、CD、DE、
EF间的距离x1、x2、x3、x4、x5,它们依次为
算结果记录在自制表格中。
温馨提示小车所挂钩码的个数既不能太多也不能太少,以免加速
度过大而使纸带上的点太少,或者加速度太小而使各段位移无多大
差别,从而使误差增大。加速度的大小以能在50 cm长的纸带上清
楚地取得六七个计数点为宜。
-11-
1 实验:探究小车速度
人教版高中物理必修1精品课件 第2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
布,大小适中。
(4)作图像一定用平滑的直线连接,并延长到与坐标轴有交点。
对点演练
1.在探究小车速度随时间变化的规律的实验中打出的纸带如图所示,打点
计时器所用电源的频率为50 Hz,每两个相邻计数点之间还有4个点未画出。
A点对准刻度尺的0刻度线,从刻度尺上分别读出B、C、D、E点到A点的距
离备用,其中A、D两点间的距离xAD=
变化的。
二、实验器材
打点计时器、学生电源、复写纸、 纸带
木板、
小车
、细绳、钩码、
、导线、一端带有滑轮的长
刻度尺 、坐标纸。
三、实验步骤
1.按图所示,把一端带有滑轮的长木板平放在实
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.把一条细绳系在小车上,使细绳跨过定滑轮,下边挂上合适的钩码。把纸
角坐标系中,并画出小车的瞬时速度随
时间变化的关系图线。如解析图所示
(3)由所画速度—时间图像求出小车加
速度为 0.80
m/s2。(结果保留小
数点后2位)
(4)根据速度—时间图像判断,在打A计数点时,小车的速度
vA= 0.32
m/s。(结果保留小数点后2位)
解析 (1)极短时间内的平均速度等于该时刻的瞬时速度,两个相邻的计数
2.误差分析
误差来源
使用的电源频率不
稳定,导致计时误差
误差分析
这是系统误差。电源频率增加时,计算用的时间0.02 s
比真实时间大,计算出的速度偏小;电源频率减小时,计
算用的时间0.02 s比真实时间小,计算出的速度偏大
纸带上计数点间距 这是偶然误差。多次测量取平均值是减小偶然误差的
高中物理:2.1.实验探究小车速度随时间变化的规律
1.实验:探究小车速度随时间变化的规律知识纲要导引核心素养目标(1) 经历匀变速直线运动的实验过程.了解匀变速直线运动的规律,体会实验在发现自然规律中的作用.(2) 能用公式和图象描述匀变速直线运动,体会数学在研究物理问题中的重要性.(3) 探究小车速度随时间变化的规律.(4) 认识实验对物理学发展的推动作用知识点一实验探究一、实验目的1.进一步练习使用打点计时器.2.利用v - t 图象处理数据,并据此判断物体的运动性质.3.能根据实验数据求加速度.二、实验原理1.利用打点计时器所打纸带的信息,代入计算式v n=xn +2Txn+1,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匀变速直线运动.3.利用v - t 图象求出小车的加速度.三、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.四、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.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,重新实验两次.5.增减所挂钩码,按以上步骤再做两次实验.控制实验条件的原因①细线、纸带保持水平状态:保证小车运动的加速度不变.②小车要靠近打点计时器:保证纸带上打出足够多的点.③钩码个数适当:便于分析实验数据和作图.④先打点后释放小车:保证纸带上有足够多的点.知识点二数据处理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.位置123456长度x1x2x3x4x5x6各段长度4 0~21~32~43~56(2)依次测出01、02、03、04、填入表中.⋯x1x2x3x4、时间间隔- v(m ·s 1)x42-T x2、 v 4= x52-T x3、⋯ .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. 处理纸带需注意两点(1) 区别打点计时器打点的周期和计数周期.(2) 在测量各段位移时, 应测量各计数点到第一个计数点的距(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.Δv(4) 根据所画 v - t 图象求出小车运动的加速度 a = Δt .图象法 处理数据时的两点注意(1)坐标轴单位长度的选取要合适, 使图象分布在坐标平面的 中央面积上.(2)如果作出的 v - t 图象是一条直线,则直线的斜率表示加 速度 a的大小 .核心一 实验原理及操作步骤例 1 打点计时器是高中物理中重要的物理实验仪器,图中 甲、乙两种打点计时器是高中物理实验中常用的. 请回答下面的 问题.(1)甲图是 _______ 打点计时器,电源采用的是 ____________ .(2)乙图是 _______ 打点计时器,电源采用的是 ___________(3)1、2、3、4、⋯各点的瞬时速度分别为: x 2 x 3- x 1 v1= 2T 、v 2= 2T 离.读数应估读到分度值的下一位,这样便于减小测量误差.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.(3)某同学在“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点记录小车的运动情况.他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.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,然后从各纸带中选取一条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上 ______________ .【解析】(1)甲图是电磁打点计时器,电源采用4~6 V 低压交流电.(2)乙图是电火花打点计时器,所用电源为220 V 交流电.(3) 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A 、D 步骤.合理的顺序应是BECADF.【★答案★】见解析(1)实验步骤可简化为:放置→固定→连接→先接后放,开始实验→重复实验→数据分析.(2)注意几步:“固定长木板时定滑轮要伸出桌面,打点计时器固定于远离定滑轮一端,开始实验时先接通电源,后释放小车”.训练1 (多选)关于用打点计时器探究小车速度随时间变化规律的实验,下列说法中正确的是( )A.打点计时器应固定在长木板上,且靠近滑轮一端B.开始实验时小车应靠近打点计时器一端C .应先接通电源,待打点稳定后再释放小车D .牵引小车的钩码个数越多越好解析:A 错,B 对:打点计时器与滑轮间的距离要尽可能大, 小车尽可能靠近打点计时器,都是为了使小车运动的距离较大, 尽可能打出较多的点. C 对:若先释放小车再接通电源,只能在 纸带的后面部分打点. D 错:钩码个数应适当,钩码个数少,打 的点很密;钩码个数多,打的点少,都会带来实验误差.★答案★:BC核心二 实验数据处理例 2 在研究物体速度随时间变化规律的实验中,如图 1 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,相邻计数点间的时间间隔 T =0.1 s.图1图2(1) 根据 ___________ 可计算各点的瞬时速度,可得 v D = _________ m/s ,v C = _________ m/s , v B = ________ m/s.(2)在如图 2 所示坐标系中画出小车的 v - t 图线,并根据图 线求出 a = ______________ .【解析】 (1)在时间间隔较小时, 与某点相邻的前后两点间 的平均速度等于该点的瞬时速度.3.90 m/sm/sx AC 27.60 cmv B = = = 138 cm/s =1.38 m/s. 2T 0.2 s小车的 v - t 图线如图所示,由图线的斜D 点的瞬时速度 x CE v D =2T = 105.60-27.60 cm =390 cm/s = 0.2 sC 点的瞬时速度 x BD 60.30- 7.50 cm vC = 2T = 0.2 s= 264 cm/s =2.64 B 点的瞬时速度率可求得它的加速度【★答案 ★】 (1)与该点相邻的前后两点间的平均速度等于 该点的瞬时速度 3.90 2.64 1.38(2)如上图所示 12.6 m/s 2 利用打点纸带某小段时间内的平均速度替代中间时刻的瞬 时速度.训练 2 在探究小车速度随时间变化的规律的实验中,算出 小车经过各计计数点序号 1 2 3 4 5 6计数点对应的时刻(s) 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60通过计数点的速度 (cm/s)44.0 62.0 81.0 100. 0 119. 0 138.0 为了计算加速度,合理的方法是 ( )A .根据任意两计数点的速度用公式 a = Δt 算出加速度B .根据实验数据画出 v - t 图象,量出其倾角 α,由公式 a =tan α求出加速度C .根据实验数据画出 v -t 图象,由图线上相距较远的两点 所对应的速度、时间用公式 a = ΔΔv t 算出加速度 D .依次算出通过连续两计数点间的加速度,算出平均值作 为小车的加速度解析: 方法 A 偶然误差较大.方法 D 实际上也仅由始末两 个速度决定, 偶然误差也比较大. 只有利用实验数据画出对应的 v - t 图象,才可充分利用各次测量数据,减少偶然误差.由于在 物理图象中, 两坐标轴的分度大小往往是不相等的, 根据同一组 数据,可以画出倾角不同的许多图象, 方法 B 是错误的. 正确的 方法是根据图象找出不同时刻所对应的速度值,然后利用公式 a =ΔΔv t 算出加速度,即方法 C.★答案★:C在物理学中, 根据实验数据画出 v - t 图象,当横、纵坐标 取不同a = Δv Δt 1.26 m/s 0.1 s =12.6 m/s 2.的标度时,图象的倾角就会不同,所以量出其倾角,用公式a=tanα算出的数值并不是加速度.1.根据已打出的纸带,不用公式计算就可以直接得出的物理量是( )①时间间隔②位移③加速度④平均速度A .①② B.②③C.③④ D.①④★答案★:A2.在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中,下列说法不正确的是( )A .纸带上可以每隔任意相同数量的点选取一个计数点B.使用刻度尺测量长度时,要进行估读C.作v - t 图象时,所描曲线必须经过每一个点D.在数据处理时,常用公式法和图象法★答案★:C 3.某同学研究匀变速直线运动的规律时,实验装置如图所示,其中A 为砂桶和砂,B 为定滑轮,C 为小车,D 为纸带,E 为电磁打点计时器,F为电压6 V 的蓄电池,G是开关.(1)请指出实验装置中的两处错误.① _______________________(2)实验中得到了一条较为理想的纸带,并在纸带上每5 个点取一个计数点,将这些计数点依次记为0、1、2、3、4⋯,如图所示.则纸带上C 点对应的瞬时速度是__________ m/s;小车运动的加速度是 _______ m/s2(设小车加速度不变).解析:(1)电磁打点计时器使用4 V~6 V 的交变电源工作,实验中使用了直流电源;研究匀变速直线运动实验时,为了保证纸带上打出清晰而且足够的计数点,应让小车靠近打点计时器,该实验中没有做到这一点.x BD 9.00-2.40 ×10-2(2)v C=t=0.2m/s=0.33 m/sx CE 13.19-5.41 × 10-2m/s≈0.39 m/s==t CE 0.2vD则加速度a=vD-T vC=0.6 m/s2. ★答案★:(1)见解析(2)0.33 0.64.某同学在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验时,打点计时器所用电源的频率是50 Hz,在实验中得到一条点迹清晰的纸带,他把某一点记作O,再依次选6 个点作为计数点,分别标以A、B、C、D、E和F,如图甲所示.(1)如果测得C、D 两点相距2.70 cm,D、E 两点相距2.90 cm,则在打D 点时小车的速度是 ____________ m/s.(2)该同学分别算出打各点时小车的速度,然后根据数据在v- t 坐标系中已描好点,请在图乙中作出小车的v - t 图象,并求出小车的加速度a=________________ m/s2.解析:x CD+x DE 0.027 m+0.029 m(1)v D=CD2T DE=0.04 s=1.4 m/s.(2)如下图所示,Δv a=Δt5 m/s2.★答案★:(1)1.4 (2)如上图所示5。
人教版高中物理必修第1册 第二章 匀变速直线运动的研究 5_1 实验_探究小车速度随时间变化的规律
2 |实验数据的处理 瞬时速度的计算 (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、x2、x3、x4…。
(3)1、2、3、4…各点的瞬时速度分别为:v1=
第二章 匀变速直线运动的研究
高中物理 必修第一册 人教版
1 实验:探究小车速度随时间变化的规律
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。
1 | 实验原理 1.利用纸带计算瞬时速度:以纸带上某点为中间时刻点取一小段位移,用这段位移 的① 平均速度 表示这点的瞬时速度。 2.用v-t图像表示小车的运动情况:以速度v为② 纵轴 、时间t为③ 横轴 建立 直角坐标系,用描点法画出小车的v-t图像,图线的④ 倾斜程度 表示加速度的大 小,如果v-t图像是一条倾斜的直线,说明小车的速度是⑤ 均匀变化 的。
=
v2 t2
-v1 -t1
中求出加速度,即用
图线的 斜率 求加速度。
判断正误,正确的画“ √” ,错误的画“ ✕” 。
用课本中的装置做“探究小车速度随时间变化的规律”实验: 1.小车从靠近定滑轮处释放。 ( ✕ ) 在释放小车前,小车应尽量靠近打点计时器,以便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。 2.先启动计时器,再释放小车。 ( √ ) 实验中为了在纸带上打出更多的点,也为了打点的稳定,应先启动打点计时器,然后 释放小车。 3.实验前要平衡小车受到的阻力。 ( ✕ ) 该实验不需要平衡小车受到的阻力。 4.电火花打点计时器接学生电源直流输出端。 ( ✕ ) 电火花打点计时器接220 V交流电源。
高中物理第二章匀变速直线运动的研究21实验:探究小车速随时间变化的规律
计数点的瞬时速度:vn=xn+2Txn+1。 (2)根据 v-t 图象判断运动性质:用描点法可作出小车的
v-t 图象,根据图象的形状可判断小车的运动性质。 (3) 加 速 度 的 计 算 : 利 用 v-t 图 象 的 斜 率 求 出 小 车
的 □2 加速度 。
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(3)把小车停在靠近打点计时器处,先接通电源,后释 放小车,让小车拖着纸带运动,打点计时器会在纸带上打下 一系列小点。随后立即关闭电源。
(4)换上新的纸带,重复实验两次。 (5)增减所挂钩码数,或在小车上放置重物,按以上步 骤再做两次实验。
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活动 3:本实验中有哪些注意事项? (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)取下纸带前,先断开电源。 (4)选取一条点迹最清晰的纸带,舍掉开头一些过于密 集的点迹,找一个适当的点当做计时起点。适当选取计数点 (注意计数点与计时点的区别),弄清楚相邻两计数点的时间 间隔 T 是多少。
(3)小车运动的 v-t 图象是一条倾斜向上的直线,说明小 车速度随时间均匀增加。
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[完美答案] (2)图见规范解答 (3)小车运动的 v-t 图象是一条倾斜向上的直线,说明小 车速度随时间均匀增加。
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[变式训练2] 如图所示是小球沿斜面滚下的频闪照 片,照片中每两个相邻小球像的时间间隔是 0.1 s,这样便 记录了小球运动的时间。设开始时的位置为 0,依次为位置 1、2、3、4、5,小球运动的位移可以用刻度尺测量。小球 在位置 1、2、3、4 的速度分别最接近___0_.8_0___ m/s、__1_._1_5___ m/s、___1_.5_0___ m/s、___1_.8_5___ m/s,小球滚下过程的加速 度为__3_._5_0___ m/s2。(小数点后保留两位数字)
高中物理必修一教案:2.1 实验:探究小车速度随时间变化的规律
第二章匀变速直线运动的研究2、1 实验:探究小车速度随时间变化的规律【教学目标】一、知识目标1、根据相关实验器材,设计实验并熟练操作。
2、会运用已学知识处理纸带,求各点瞬时速度。
3、会用表格法处理数据,并合理猜想。
二、能力目标1、初步学习根据实验要求,设计实验,完成某种规律的探究方法。
2、对打出的纸带,会用近似的方法得出各点瞬时速度。
三、德育目标1、通过对小车运动的设计,培养学生积极主动思考问题的习惯,并锻炼其思考的全面性、准确性与逻辑性。
2、通过对纸带的处理,实验数据的图像展现,培养学生实事求是的科学态度,能使学生灵活地运用科学方法来研究问题,解决问题,提高创新意识。
3、在对实验数据的猜测过程中,提高学生合作能力。
【教学重点】对实验的设计数据的处理。
【教学难点】1、各点瞬时速度的计算。
2、对实验数据的处理、规律的探究。
【课时安排】2课时【教学过程】一、导入新课物体的运动通常是比较复杂的。
放眼所见,物体的运动规律各不相同。
在生活中,人们跳远助跑、水中嬉戏……在自然界了,雨滴下落,猎豹捕食,蚂蚁搬家……这些运动中多有速度的变化。
物体的速度变化存在规律吗?怎样探索复杂运动蕴含的规律?怎样探索复杂运动蕴含的规律呢?要探究一个物体速度随时间变化的规律,必须知道物体在不同时刻的速度。
直接测量瞬时速度是比较困难的,我们可以借助打点计时器先记录物体在不同时刻的位置,在通过对纸带的分析,计算得到各个时刻的瞬时速度。
二、新课教学(一)进行实验【实验】问题一:打点计时器结构如何?问题二:用打点计时器测小车的速度所需哪些实验器材、实验步骤?步骤:1、附有滑轮的长度板平放在实验桌上,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、 用一条细绳栓住小车使细绳跨过滑轮,下边挂上适量的钩码,让纸带穿过打点计时器,并把纸带的一端固定在小车的上面。
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。
21实验探究小车速度随时间变化的规律(1)
20202021学年高一物理卓越同步讲义(新教材人教A 版必修第一册)第二章 匀变速直线运动的研究第1节 实验:探究小车速度随时间变化的规律一、知识点归纳知识点一、实验思路1.瞬时速度的计算:各计数点的瞬时速度可用该点前后一段时间内的平均速度来代替:v n =x n +x n +12T .2.根据v -t 图象判断运动性质:用描点法可作出小车的v -t 图象,根据图象的形状可判断小车的运动性质.3.加速度的计算:利用v -t 图象的斜率求出小车的加速度. 知识点二、实验器材电磁打点计时器(或电火花计时器)、低压交流电源、导线、纸带、带滑轮的长木板、小车、钩码、细绳、复写纸片、刻度尺. 知识点三、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.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系列小点.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. 知识点四、数据记录1.纸带的选取:从几条纸带中选择一条比较理想的纸带,且开头过于密集的点应舍掉,用纸带的后一段进行测量;若纸带上点与点之间的距离较小,可多个间隔取一个计数点.2.数据的测量: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间的距离x 1、x 2、x 3、x 4、x 5,再计算出相邻的两个计数点间的距离.Δx 1=x 1,Δx 2=x 2-x 1,Δx 3=x 3-x 2,Δx 4=x 4-x 3,Δx 5=x 5-x 4.3.速度的计算:各计数点对应的瞬时速度用平均速度来代替. 4.设计表格并记录相关数据将各计数点对应的时刻及相邻两计数点间的距离填入下表中,求出对应计数点的速度,并据此分析速度随时间的变化关系.计数点序号n 0 1 2 3 4 5 时间t /s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 相邻两计数点 间的距离Δx /m 对应计数点的速度v /(m·s -1)知识点五、数据分析 1.作出小车运动的v -t 图象(1)建系:在坐标纸上建立直角坐标系,用横坐标轴表示时间,纵坐标轴表示速度. (2)描点:在坐标纸上确定出各个坐标点的位置.(3)连线: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,偏差比较大的点舍去,如图所示. 2.实验结论(1)分析小车运动的v -t 图象,描述小车的运动速度随时间的变化规律. (2)据所画v -t 图象求出小车运动的加速度a =ΔvΔt .知识点六、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. 知识点七、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.为避免小车跟滑轮相碰,当小车到达滑轮前应及时用手按住.5.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.6.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.二、题型分析题型一 对实验原理和实验操作的考查【例1】(20192020学年·呼和浩特期末)用打点计时器可测纸带运动的时间和位移.下面是没有按操作顺序写的不完整的实验步骤,按照你对实验的理解,在各步骤空白处填上适当的内容,然后按实际操作的合理顺序,将各步骤的字母代号按顺序写在空白处.A .在电磁打点计时器的两接线柱上分别接上导线,导线的另一端分别接在低压________(选填“交流”或“直流”)电源的两个接线柱上.B .把电磁打点计时器固定在桌子上,让纸带穿过____________,并压在________下面.C .用刻度尺测量从计时开始点到最后一个点间的距离Δx .D .切断电源,取下纸带,如果共有n 个清晰的点,则这段纸带记录的时间Δt =____________.E .打开电源开关,再用手水平地拉动纸带,纸带上打下一系列小点.F .利用公式v =ΔxΔt 计算纸带运动的平均速度.实验步骤的合理顺序是____________.【答案】 交流 电磁打点计时器的限位孔 复写纸 (n -1)×0.02 s BAEDCF【解析】A 中电磁打点计时器应使用低压交流电源;B 中应将纸带穿过电磁打点计时器的限位孔,并放于复写纸的下方;D 中纸带上记录的时间Δt =(n -1)×0.02 s .合理的实验步骤为BAEDCF. 【变式1】某同学用如图所示装置做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验。
高中物理第二章实验探究小车速度随时间变化的规律
第二章第1节实验:探究小车速度随时间变化的规律【学习目标】1.会正确使用打点计时器打出匀变速直线运动的纸带。
2.会用描点法作出 v-t 图象。
3.能从 v-t 图象分析出匀变速直线运动的速度随时间的变化规律。
【学习重点】能从 v-t 图象分析出匀变速直线运动的速度随时间的变化规律。
【学习难点】会计算各点的瞬时速度。
【预习自测】1.实验目的:探究小车速度随变化的规律。
2.实验原理:利用打出的纸带上记录的数据,以寻找小车速度随时间变化的规律。
3.实验器材:打点计时器、低压电源、纸带、带滑轮的长木板、小车、、细线、复写片、。
4.实验步骤(1)如课本31页图所示,把附有滑轮的长木板平放在实验桌上,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)把一条细线拴在小车上,使细线跨过滑轮,下边挂上合适的。
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,接通后,放开,让小车拖着纸带运动,打点计时器就在纸带上打下一行小点,随后立即关闭电源。
换上新纸带,重复实验三次。
(4)从三条纸带中选择一条比较理想的,舍掉开头比较密集的点迹,在后边便于测量的地方找一个点做计时起点。
为了测量方便和减少误差,通常不用每打一次点的时间作为时间的单位,而用每打五次点的时间作为时间的单位,就是T=0.02 s ×5=0.1 s 。
在选好的计时起点下面表明A,在第6点下面表明B,在第11点下面表明C……,点A、B、C……叫做计数点,两个相邻计数点间的距离分别是x1、x2、x3……(5)利用第一章方法得出各计数点的瞬时速度填入下表:(6)以速度v为轴,时间t为轴建立直角坐标系,根据表中的数据,在直角坐标系中描点。
(7)通过观察思考,找出这些点的分布规律。
实验报告【实验目的】1.学会使用打点计时器并掌握数据的处理方法.2.能运用v-t图象探究小车速度随时间变化的规律.【实验原理】1.数据采集的方法:不要直接去测量两个计数点间的距离,而是要量出各个计数点到计时零点的距离x1,x2,x3,…然后再算出相邻的两个计数点间的距离Δx1=x1,Δx2=x2-x1,Δx3=x3-x2,Δx4=x4-x3,…这样可以减小相对误差.2.速度的计算方法:各计数点的瞬时速度是用计数点间的平均速度来代替的.3.加速度的计算方法:通过测得的速度,描绘出v-t图象,然后求图线的斜率.【实验器材】小车、细线、钩码、一端附有定滑轮的长木板、打点计时器、纸带、电源、导线(若干)、刻度尺.【实验步骤】1.把一端附有定滑轮的长木板放在桌面上,并使定滑轮伸出桌面,把打点计时器固定在长木板上远离定滑轮的一端,连接好电路,如图所示.2.把一条细线拴在小车上,使细线跨过定滑轮,并在下面挂上合适的钩码,接通电源,待打点计时器打点稳定后再放开小车,让小车拉着纸带运动,打完一条纸带后立即关闭电源.3.换上新纸带重复操作三次.4.在三条纸带中选择一条最清晰的,舍掉开头一些过于密集的点,找一个适当的点作为计时起点.5.选择相隔0.1 s的若干计数点进行测量,把数据填入表格.6.计算出各计数点的瞬时速度,填入表格中.7.增减所挂钩码数,再做两次实验.【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,待打点计时器工作稳定后,再放开小车,当小车停止运动时及时断开电源.3.安装打点计时器时,要尽量使纸带、小车、细绳和定滑轮上边缘在一条直线上.4.避免小车跟滑轮相碰,当小车到达滑轮前应及时用手按住.5.当小车停止运动时,立即切断电源.6.牵引小车的重物(或钩码)的质量要适宜.如果质量过大,纸带上打出的计时点太少;如果质量过小,点过于密集,不便于测量距离.7.画v-t图象时,注意让所画直线尽量经过较多的点,不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧;同时注意坐标轴单位长度的选取,要使图象分布在坐标平面的大部分面积.【数据处理】纸带粘贴处:1.钩码质量为50g时2、钩码质量为100g时1. 图象:2.图象:【误差分析】【实验结论】高考理综物理模拟试卷注意事项:1. 答题前,考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚,将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
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2.1实验:探究小车速度随时间变化规律
一、教材分析
本节是个学生实验,用打点计时器研究小车在重物牵引下的运动,探究小车的运动特点和规律.教学的核心是引导学生实际研究小车在运动中速度随时间变化的规律,目的是让学生通过科学探究活动来完成.
二、教学目标
知识与技能
1.根据相关实验器材,设计实验并熟练操作.会用已学知识处理纸带,求各点瞬时速度.
2.会用表格法处理数据,并合理猜想.巧用v-t图象处理数据,观察规律.
过程与方法
1.初步学习根据实验要求设计实验、完成某种规律的探究方法.对打出的纸带,会用近似的方法得出各点瞬时速度.
2.初步学会根据实验数据进行猜测、探究、发现规律的探究方法.
情感态度与价值观
2.通过对纸带的处理、实验数据的图象展现,培养实事求是的科学态度,能灵活地运用科学方法来研究问题、解决问题,提高创新意识.
三、教学重点
1.由实验数据得出v-t图象并由v-t图象得出小车的速度随时间变化的规律.
四、教学难点
1.实验探究过程注意事项及实验数据的处理.
五、教学过程
复习导入
(展示课件)打点计时器的构造如图2-1-3.
图2-1-3
复习旧知:1.打点计时器的构造及工作原理.
2.瞬时速度的测量:时间比较短时,可用纸带上与待测点相邻的两点的平均速度来表示待测点的瞬时速度.
3.用v-t 图象进行实验数据分析.
本节课我们将利用打点计时器来探究小车速度随时间变化的规律.
推进新课
一、进行实验
要探究一个物体的速度随时间变化的规律,必须知道物体在一系列不同时刻的速度.直接测量瞬时速度是比较困难的,本实验中我们用打点计时器先记录物体在不同时刻的位置,再通过对纸带的分析,计算得到各个时刻的瞬时速度.
问题探究
问题1:如果探究得到小车在砝码拉动下在平直的长木板上运动,纸带上打出的点与点的间隔距离近似相等,那么小车做什么运动?
结论猜想:纸带上相邻点间的时间间隔相同,而点与点间的距离近似相等,则小车做匀速直线运动.
问题2:在探究小车带动纸带运动时,纸带上的点与点间的距离不等,那么小车做什么运动?
结论猜想:纸带上点与点间的距离不相等,说明相同时间内位移不相等,小车做变速运动.
点评:通过探究这两个问题,培养学生利用所学物理知识大胆猜想的良好科学品质,通过回答问题提高学生语言概括表达能力.若要了解做变速运动小车的速度与时间的变化规律,就必须求出打每一个点时的速度.速度求出来了,由加速度定义式a=t
v ∆∆便可求出相邻两点间运动时的加速度,便可看出运动过程中加速度是否变化,这些问题需要我们先进行完实验才能处理.
1.实验目的
探究小车速度随时间变化规律.
2.实验器材
①附有滑轮的长木板 ②小车 ③带小钩的细线 ④25 g 的钩码3个,也可以用50 g 的钩码或用沙子和小桶代替钩码,用弹簧秤或天平称量 ⑤打点计时器 ⑥纸带 ⑦刻度尺
⑧学生电源、导线
3.实验原理
把纸带跟运动的物体连接在一起,并穿过打点计时器.这样纸带上的点不但记录了物体的运动时间,而且相应地表示运动物体在不同时刻的位置.研究这些点的情况,就可以了解物体的运动情况.
问题探究
小明与他的同伴在做探究小车速度随时间变化的规律的实验时,由于他的同伴不太明确该实验的目的及原理,他从实验室里借取了如下器材:①打点计时器;②天平;③低压直流电源;④细绳;⑤纸带;⑥小车;⑦钩码;⑧秒表;⑨一端附有定滑轮的长木板.
小明看后觉得不妥,让我们共同讨论一下,哪些器材必须使用,哪些多余,还缺少什么器材.
交流讨论:1.打点计时器是一种计时仪器,因此不需要秒表来测时间,故⑧多余.
2.打点计时器使用低压交流电源,因此③低压直流电源多余,然后,器材中没有低压交流电源,故缺少低压交流电源.
3.该实验不需要测量小车或钩码的质量,故②天平多余.
结论:必须使用的器材有:①④⑤⑥⑦⑨
多余的器材有:②③
缺少的器材有:低压交流电源.
方法小结:实验器材的选取不能死记硬背,在记忆时要结合实验目的和实验过程.
4.实验步骤
(1)如图2-1-4所示,把附有滑轮的长木板平放在实验桌上,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.
图2-1-4
(2)把一条细绳拴在小车上,使细绳跨过滑轮,下边挂上合适的钩码,放手后,看小车能否在木板上平衡地加速滑行,然后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)把小车停在打点计时器处,先接通电源,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,再按同样的方法(不改变钩码)打出两条纸带.从这三条纸带中选用一条点迹清晰的,计为纸带Ⅰ.
(4)增加一个钩码,按上述方法打出纸带Ⅱ.
(5)在打纸带Ⅰ的基础上减少一个钩码,仍按上述方法打出纸带Ⅲ.
(6)整理器材.
六、课堂小结
本节课探究了小车速度随时间变化的规律.通过对实验原理及目的的探究得出实验器材及实验步骤,通过纸带分析可以得到物体的运动规律,最终得出小车速度时间图象为一条倾斜直线.
规律方法总结:1.因为打点计时器结合纸带能记录物体在一系列不同时刻的位置,所以通过纸带分析可以得到物体的运动规律,电火花计时器及闪光照相的原理与之类似,也可以应用.
2.求纸带上某点速度时一般用一小段时间内的平均速度代替,在学完匀变速直线运动规律后,还有更准确的方法.
七、教学后记。