2.1實(shí)驗(yàn)探究小車速度隨時(shí)間變化規(guī)律

1、2022/10/122022/10/12 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?(1)進(jìn)一步練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及利用紙帶求速度。 (2)學(xué)會用實(shí)驗(yàn)探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律的方法，學(xué)會用vt圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 二、實(shí)驗(yàn)原理 利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上記錄的數(shù)據(jù)，計(jì)算出各時(shí)刻的速度，再作出速度時(shí)間的關(guān)系圖像。 (1)某點(diǎn)的瞬時(shí)速度一般用一小段時(shí)間內(nèi)的平均速度代替。 (2)若vt圖像為一傾斜直線，則物體做勻變速直線運(yùn)動，圖線的斜率表示加速度。2022/10/12 三、實(shí)驗(yàn)器材 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、學(xué)生電源、復(fù)寫紙、紙帶、導(dǎo)線、一端帶有滑輪的長木板、小車、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、坐標(biāo)紙。 2022/10/12四、實(shí)驗(yàn)步驟 (1)如圖

2、211所示，把附有滑輪的長木板放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路。圖2112022/10/12 (2)把一條細(xì)繩拴在小車上，使細(xì)繩跨過滑輪，下邊掛上鉤碼，把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(diǎn)計(jì)時(shí)器處，接通電源后，釋放小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列小點(diǎn)。關(guān)閉電流。 (4)換上新的紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次。 (5)增減所掛鉤碼，按以上步驟再做兩次實(shí)驗(yàn)。2022/10/12 五、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(diǎn)，在后面便于測量的地方找

3、一個(gè)開始點(diǎn)，作為計(jì)數(shù)始點(diǎn)，以后依次每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，并標(biāo)明0、1、2、3，測量各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0點(diǎn)的距離x，并記錄填入表中。位置編號012345時(shí)間t/sx/mv/(ms1)2022/10/12 (2)分別計(jì)算出與所求點(diǎn)相鄰的兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離x1、x2、x3。 (3)計(jì)算平均速度，用平均速度代替相關(guān)計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度，填入上面的表格中。 (4)根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，分析速度隨時(shí)間怎么變化。2022/10/12 2圖像法 (1)在坐標(biāo)紙上建立直角坐標(biāo)系，橫軸表示時(shí)間，縱軸表示速度，并根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)。 (2)畫一條直線，讓這條直線通過盡可能多的點(diǎn)，不在線上的點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，偏差比

4、較大的點(diǎn)忽略不計(jì)，如圖212所示。 (3)觀察所得到的直線，分析物體的速度隨時(shí)間的變化規(guī)律。圖2122022/10/12 六、注意事項(xiàng) (1)開始釋放小車時(shí)，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。 (2)先接通電源，等打點(diǎn)穩(wěn)定后，再釋放小車。 (3)打點(diǎn)完畢，立即斷開電源。 (4)選取一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，適當(dāng)舍棄點(diǎn)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等于多少秒。2022/10/12 (5)牽引小車的鉤碼質(zhì)量要適宜。如果質(zhì)量過大，紙帶上打出的計(jì)時(shí)點(diǎn)太少；如果質(zhì)量過小，打出的點(diǎn)過于密集，不便于測量距離。 (6)要防止鉤碼落地，避免小車跟滑輪相碰，當(dāng)小車到達(dá)滑輪前及時(shí)用手按

5、住。 (7)在坐標(biāo)紙上畫vt圖像時(shí)，注意坐標(biāo)軸單位長度的選取，應(yīng)使圖像盡量分布在較大的坐標(biāo)平面內(nèi)。2022/10/12 七、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(jì)算出的瞬時(shí)速度有誤差。 (3)作vt圖像時(shí)單位選擇不合適或人為作圖不準(zhǔn)確帶來誤差。2022/10/122022/10/12 例1在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打的點(diǎn)記錄小車的運(yùn)動情況。某同學(xué)做此實(shí)驗(yàn)時(shí)步驟如下： A拉住紙帶，將小車移至靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，放開紙帶，再接通電源。 B將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長木板上，并接好電路。 C把一條繩拴在小車上，細(xì)繩跨過定

6、滑輪，下面掛上適當(dāng)?shù)你^碼。2022/10/12 D小車停止運(yùn)動后，直接取下紙帶。 E將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔。 F換上新紙帶，重復(fù)操作三次，然后從所有紙帶中選取一條點(diǎn)跡清晰的進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。其中錯(cuò)誤或遺漏的步驟有： (1)_； (2)_。 將以上步驟完善后按合理的順序填寫在下面橫線上。 _。 2022/10/12 解析實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)先接通電源，再放開紙帶，取紙帶前應(yīng)先斷開電源，所以錯(cuò)誤操作是步驟A、D。錯(cuò)誤操作：(1)A選項(xiàng)中應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶； (2)D選項(xiàng)中取紙帶前應(yīng)先斷開電源。合理順序：BECADF。 答案見解析2022/10/12 例2在“探究小車速度隨時(shí)間變化

7、的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，如圖213所示為一次記錄小車運(yùn)動情況的紙帶，圖中A、B、C、D、E為相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，(A點(diǎn)為第一個(gè)點(diǎn))相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T0.1 s。圖2132022/10/12 (1)根據(jù)_計(jì)算各點(diǎn)瞬時(shí)速度，且vD_ m/s，vC_ m/s，vB_ m/s。 (2)在如圖214所示坐標(biāo)系中畫出小車的vt圖線，并根據(jù)圖線求出a_。圖214 (3)將圖線延長與縱軸相交，交點(diǎn)的物理意義是_。2022/10/122022/10/122022/10/12 (3)將圖線延長后，與縱軸的交點(diǎn)的速度表示零時(shí)刻小車經(jīng)過A點(diǎn)的速度大小。 答案(1)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度3.902.641.38(2)圖像見解析12.6 m/s2(3)表示零時(shí)刻小車經(jīng)過A點(diǎn)的速度大小2022/10/12 例3在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器“研究物體的速度隨時(shí)間的變化規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的三條紙帶，分別以間隔相同點(diǎn)跡的方式依次剪成短紙條，按先后順序一端對齊粘貼在一起。然后用平滑線段將各段紙帶頂端的中點(diǎn)連起來，形成如圖215所示的圖像，則根據(jù)紙帶的特點(diǎn)即可研究物體