新高中物理 2.1實(shí)驗(yàn)：探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律課件 新人教版必修1.ppt

第二章 勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的研究 學(xué)案1實(shí)驗(yàn) 探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律 目標(biāo)定位 1 進(jìn)一步練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 2 會(huì)利用平均速度求瞬時(shí)速度 3 會(huì)利用v t圖象處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 據(jù)此判斷物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)并求加速度 知識(shí)探究 自我檢測(cè) 一 實(shí)驗(yàn)器材 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 紙帶 一端附有滑輪的長(zhǎng)木板 小車(chē) 細(xì)繩 鉤碼 坐標(biāo)紙 知識(shí)探究 交流電源 刻度尺 二 實(shí)驗(yàn)原理1 紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度一般用一小段時(shí)間內(nèi)的代替 2 用描點(diǎn)法畫(huà)出小車(chē)的v t圖象 圖線(xiàn)的表示加速度 如果v t圖象是一條傾斜的直線(xiàn) 說(shuō)明小車(chē)的速度是均勻變化的 平均速度 斜率 三 實(shí)驗(yàn)步驟1 如圖1所示 把一端附有滑輪的長(zhǎng)木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上 并使滑輪伸出桌面 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板沒(méi)有滑輪的一端 連接好電路 圖1 2 把一條細(xì)繩拴在小車(chē)上 使細(xì)繩跨過(guò)滑輪 下面掛上適當(dāng)?shù)你^碼 把紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 并把紙帶的另一端固定在小車(chē)的后面 3 把小車(chē)停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置 先 后 讓小車(chē)拖著紙帶運(yùn)動(dòng) 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一串小點(diǎn) 隨后立即關(guān)閉電源 換上新紙帶 重復(fù)操作兩次 接通電源 釋放小車(chē) 四 數(shù)據(jù)處理1 挑選紙帶并測(cè)量在三條紙帶中選擇一條點(diǎn)跡最清晰的 為了便于測(cè)量 舍掉開(kāi)頭一些過(guò)于密集的點(diǎn)跡 找一個(gè)適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)當(dāng)作計(jì)時(shí)起點(diǎn) 0點(diǎn) 每5個(gè)點(diǎn) 相隔0 1s 取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量 如圖2所示 相鄰兩點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出 圖2 2 設(shè)計(jì)表格并記錄相關(guān)數(shù)據(jù) 3 作出小車(chē)運(yùn)動(dòng)的v t圖象 1 定標(biāo)度 坐標(biāo)軸的標(biāo)度選取要合理 應(yīng)使圖象大致布滿(mǎn)坐標(biāo)紙 2 描點(diǎn) 在坐標(biāo)紙上描出各個(gè)點(diǎn)的位置 3 連線(xiàn) 用一條平滑的曲線(xiàn)或直線(xiàn) 擬合 這些點(diǎn) 4 分析圖象得規(guī)律如果畫(huà)出的v t圖象是一條傾斜的直線(xiàn) 說(shuō)明小車(chē)做速度均勻變化的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 根據(jù)a 求出上車(chē)的加速度 五 注意事項(xiàng)1 開(kāi)始釋放小車(chē)時(shí) 應(yīng)使小車(chē)靠近 2 先 等打點(diǎn)穩(wěn)定后 再 3 打點(diǎn)完畢 立即斷開(kāi)電源 4 選取一條點(diǎn)跡清晰的紙帶 舍棄開(kāi)頭點(diǎn)跡密集部分 適當(dāng)選取計(jì)數(shù)點(diǎn) 注意計(jì)數(shù)點(diǎn)與計(jì)時(shí)點(diǎn)的區(qū)別 弄清楚所選的時(shí)間間隔t等于多少 一般在紙帶上每隔4個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn) 即時(shí)間間隔為t 0 02 5s s 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 接通電源 釋放小車(chē) 0 1 5 在坐標(biāo)紙上畫(huà)v t圖象時(shí) 注意坐標(biāo)軸單位長(zhǎng)度的選取 應(yīng)使圖象盡量布滿(mǎn)坐標(biāo)紙 6 利用描出的點(diǎn)作v t圖象時(shí) 不要將相鄰的點(diǎn)依次相連成折線(xiàn) 而應(yīng)使在直線(xiàn) 或曲線(xiàn) 上 不在線(xiàn)上的點(diǎn) 個(gè)別離線(xiàn)較遠(yuǎn)的點(diǎn) 大多數(shù)點(diǎn) 均勻分布在直線(xiàn) 或曲線(xiàn) 兩側(cè) 舍去 典例精析 例1在 探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律 實(shí)驗(yàn)中 某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)操作步驟如下 試找出其中的錯(cuò)誤和遺漏的步驟 遺漏步驟可編上序號(hào)g a 拉住紙帶 將小車(chē)移到靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端后 放開(kāi)紙帶 再接通電源b 將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板無(wú)滑輪一端 并接好電路 c 把一條細(xì)繩拴在小車(chē)上 細(xì)繩跨過(guò)定滑輪 下面吊著適當(dāng)?shù)你^碼d 取下紙帶 再斷開(kāi)電源e 將紙帶固定在小車(chē)尾部 并穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔f 從所打的紙帶中選取理想的紙帶進(jìn)行測(cè)量分析 錯(cuò)誤和遺漏 g 正確的步驟順序?yàn)?a中應(yīng)先接通電源 再放開(kāi)紙帶 d中應(yīng)先斷開(kāi)電源 再取下紙帶 換上新紙帶 重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次 becadgf 例2在用電火花計(jì)時(shí)器 探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律 的實(shí)驗(yàn)中 圖3甲是一次記錄小車(chē)運(yùn)動(dòng)情況的紙帶 圖中a b c d e為相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn) 相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出 電源頻率為50hz 圖3 1 根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)有關(guān)公式可求得vb 1 38m s vc m s vd 3 90m s 保留三位有效數(shù)字 解析打c點(diǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)的速度為 2 64 2 利用求得的數(shù)值在圖乙所示坐標(biāo)紙上作出小車(chē)的v t圖象 從打a點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí) 利用紙帶上的數(shù)據(jù)求出小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度a m s2 保留三位有效數(shù)字 解析用描點(diǎn)法作出小車(chē)的v t圖象如圖所示 由圖知小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度 答案12 6 3 將圖線(xiàn)延長(zhǎng)與縱軸相交 交點(diǎn)的縱坐標(biāo)是0 12m s 此交點(diǎn)的物理意義是 解析此交點(diǎn)表示a點(diǎn)開(kāi)始計(jì)時(shí)時(shí) 小車(chē)的速度為0 12m s 從a點(diǎn)開(kāi)始計(jì)時(shí)時(shí) 小車(chē)的速度為 0 12m s 1 如圖4所示是用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)定勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的加速度時(shí)得到的一條紙帶 測(cè)量出ab 1 2cm ac 3 6cm ad 7 2cm 計(jì)數(shù)點(diǎn)a b c d中 每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出 以下說(shuō)法正確的是 1 2 自我檢測(cè) 圖4 a 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是只能記錄時(shí)間而不能記錄位移的儀器b 若電源頻率f 50hz 則每相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0 1sc 打b點(diǎn)時(shí)紙帶的速度vb 0 20m sd 本實(shí)驗(yàn)也可以采用電火花計(jì)時(shí)器 1 2 解析電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器既可以記錄時(shí)間 又可以記錄位移 選項(xiàng)a錯(cuò)誤 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的周期為0 02s 相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出 即兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0 1s 選項(xiàng)b正確 1 2 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器都可以用 選項(xiàng)d正確 答案bd 1 2 2 在 探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律 的實(shí)驗(yàn)中 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在50hz的低壓交流電源上 某同學(xué)在打出的紙帶上每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn) 共取了a b c d e f六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn) 每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出 如圖5所示 從每一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)處將紙帶剪開(kāi)分成五段 分別為a b c d e段 將這五段紙帶由短到長(zhǎng)緊靠但不重疊地粘在xoy坐標(biāo)系中 如圖6所示 1 2 圖5 圖6 1 2 1 請(qǐng)你在xoy坐標(biāo)系中用最簡(jiǎn)潔的方法作出能表示v t關(guān)系的圖線(xiàn) 在圖6中作答 并指出哪個(gè)軸相當(dāng)于v軸 解析以紙帶寬度為時(shí)間單位0 1s x軸相當(dāng)于t軸 y軸相當(dāng)于v軸 每段紙帶上端中點(diǎn)的縱坐標(biāo)相當(dāng)于這段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度 把紙帶上端中點(diǎn)連起來(lái)就得到v t圖線(xiàn) v t圖線(xiàn)見(jiàn)解析圖y軸相當(dāng)于v軸 1 2 2 從第一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)開(kāi)始計(jì)時(shí) 為了求出0 15s時(shí)刻的瞬時(shí)速度 需要測(cè)出哪一段