探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律同步例題解析

1、實(shí)驗(yàn)：探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律同步例題解析【學(xué)習(xí)目標(biāo)】熟練掌握打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用及數(shù)據(jù)處理方法掌握探究小車(chē)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程及方法【學(xué)習(xí)內(nèi)容】一、利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究：1、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的原理是連接50Ｈz的交流電，它能在s打出一點(diǎn)個(gè)，因此它是一種記錄運(yùn)動(dòng)物體在一定時(shí)間間隔內(nèi)的儀器。電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作電壓在以?xún)?nèi)，電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電壓為V。2、瞬時(shí)速度的測(cè)定：為了能研究物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，必須要測(cè)定物體的瞬時(shí)速度，瞬時(shí)速度近似等于物體在極短時(shí)間的平均速度，一般用平均速度來(lái)求中間時(shí)刻的速度，對(duì)于勻變速運(yùn)動(dòng)更是如此。3、加速度計(jì)算方法：逐差法和圖象法。例1、如圖1.2-1圖示是某次實(shí)驗(yàn)打出的紙帶，在紙帶上找出連續(xù)的6個(gè)點(diǎn)，分別標(biāo)上0、1、2、3、4、5，用直尺測(cè)量出兩個(gè)相鄰點(diǎn)間距離x1、x2、x3、x4、x5，并把它們填入表格中．根據(jù)這些數(shù)據(jù)：(所用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為0.02s)(1)運(yùn)用你所學(xué)過(guò)的知識(shí)判斷紙帶的這段運(yùn)動(dòng)情況；(2)求1、2、3、4、各點(diǎn)的瞬時(shí)速度，并畫(huà)出速度-時(shí)間圖象。x/cmx1x2x3x4x5例2、如下圖，某同學(xué)在做“研究勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中，由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器得到表示小車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的一條清晰紙帶，紙帶上兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為T(mén)=0.10s，其中S1=、S2=、S3=、S4=、S5=、S6=，那么A點(diǎn)處瞬時(shí)速度的大小是_______m/s，小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度計(jì)算表達(dá)式為_(kāi)_______________，加速度的大小是_______m/s2〔計(jì)算結(jié)果保存兩位有效數(shù)字〕。二、在實(shí)際生活、科學(xué)研究中，測(cè)定速度的方法很多，但一般是通過(guò)測(cè)量微小時(shí)間內(nèi)的位移或測(cè)微小位移內(nèi)的時(shí)間。1、閃光照相：與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器相似，可以等時(shí)間記錄物體的位置，通過(guò)底片的像可以研究物體的運(yùn)動(dòng)速度。要注意的是像的位移與實(shí)際位移可能不同。例3、有一種“傻瓜”照相機(jī)，其光圈(進(jìn)光孔徑)隨被拍物體的亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)，而快門(mén)(曝光時(shí)間)是固定不變的。為測(cè)該照相機(jī)的曝光時(shí)間，實(shí)驗(yàn)者從某磚墻前的高處使一個(gè)石子自由落下，拍攝石子在空中的照片如圖1.2-2所示。由于石子的運(yùn)動(dòng)，它在照片上留下了一條模糊的徑跡。每塊磚的平均厚度為6cm，拍攝到的石子位置A距石子起落點(diǎn)豎直距離約為20cm2、光電門(mén)：在物體上安裝一個(gè)擋光板，其寬度，光電門(mén)能記下?lián)豕獍逋ㄟ^(guò)光電門(mén)的時(shí)間，由此可以求得物體通過(guò)光電門(mén)的瞬時(shí)速度(也是短時(shí)間的平均速度)。例4、光電門(mén)傳感器是測(cè)定瞬時(shí)速度的儀器，它的原理(如以下圖)是發(fā)射端發(fā)出一束很細(xì)的紅外線(xiàn)到另一端的接收窗口，當(dāng)固定在運(yùn)動(dòng)物體上一個(gè)寬度的擋光板通過(guò)時(shí)，它可以通過(guò)數(shù)據(jù)采集器計(jì)下?lián)豕獍褰?jīng)過(guò)的時(shí)間，再用擋光板的寬度與經(jīng)過(guò)的時(shí)間比值求得運(yùn)動(dòng)物體的瞬時(shí)速度。(1)用光電門(mén)測(cè)變速運(yùn)動(dòng)物體的瞬時(shí)速度，在測(cè)量速度較小時(shí)，為了減小測(cè)量誤差，應(yīng)選擇寬度比擬__(填“寬”或“窄”)的擋光板。(2)某光電門(mén)的時(shí)間測(cè)量的最大誤差為±0.1ms，如果物體的實(shí)際瞬時(shí)速度為10m/s，選用的擋光板寬度是5mm，在用光電門(mén)測(cè)該物體速度產(chǎn)生絕對(duì)誤差的最大值為_(kāi)__。(絕對(duì)誤差=)。3、位移傳感器：它的原理類(lèi)似于雷電的光與聲的原理，光的速度很快，可以忽略不計(jì)，通過(guò)光與聲的時(shí)間差求得物體所在的位置。當(dāng)然還有通過(guò)波反射確定物體位置的位移傳感器。例5、如下圖，是位移傳感器，它能記下運(yùn)動(dòng)物體在不同時(shí)刻的位置，通過(guò)位移-時(shí)間圖像可以分析物體的運(yùn)動(dòng)情況(如瞬時(shí)速度)。位移傳感器是由發(fā)射器與接受器、數(shù)據(jù)采集器組成，發(fā)射器在同時(shí)發(fā)出紅外線(xiàn)光與噪聲波脈沖信號(hào)，由于發(fā)射器與接受器之間有一定的距離，接受器接受到兩個(gè)脈沖信號(hào)有一定的時(shí)間差，數(shù)據(jù)采集器將采集到的時(shí)間差輸送給電腦進(jìn)行處理，能得到兩者之間的距離。光在空氣中的速度C=3×108m/s，聲波在空氣中的速度為v=340m/s，如果時(shí)間差為0.0015s，求兩者之間的距離。發(fā)射和接收,發(fā)現(xiàn)時(shí)間差變【穩(wěn)固練習(xí)5】_________班姓名_______________1．關(guān)于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是〔〕A．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種計(jì)時(shí)儀器B．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器都用直流電C．拉動(dòng)紙帶時(shí)，應(yīng)盡量與限位孔平行D．應(yīng)先拉動(dòng)紙帶后接通打點(diǎn)用的電源2．利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶可以求出〔〕A．一定能準(zhǔn)確求出某點(diǎn)的瞬時(shí)速度B．可以粗略地求出某點(diǎn)的瞬時(shí)速度C．能夠準(zhǔn)確地求出某位移內(nèi)平均速度D．可利用某段平均速度代表某點(diǎn)的瞬時(shí)速度3．是A．可以通過(guò)測(cè)出每相鄰兩點(diǎn)間的距離，看其是否相等來(lái)判斷()B．應(yīng)測(cè)出紙帶運(yùn)動(dòng)全程的路程來(lái)判斷C．必須通過(guò)計(jì)算任意兩點(diǎn)間的平均速度來(lái)判斷D．必須通過(guò)計(jì)算全程的平均速度來(lái)判斷4．兩木塊自左向右運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)用高速攝影機(jī)在同一底片上屢次曝光，記錄下木塊每次曝光時(shí)的位置，如圖-3所示，連續(xù)兩次曝光的時(shí)間間隔是相等的，由圖可知()圖圖-3A．在時(shí)刻t2以及時(shí)刻t5兩木塊速度相同B．在時(shí)刻t1兩木塊速度相同圖-4C．在時(shí)刻t3和時(shí)刻t4圖-4D．在時(shí)刻t4和時(shí)刻t5之間某瞬時(shí)兩木塊速度相同5．如圖-4所示，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz，某次實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，及毫米刻度尺測(cè)量情況如下圖，紙帶在A、C間的平均速度_________m/s，在A、D間的平均速度為_(kāi)________m/s，B點(diǎn)的瞬時(shí)速度更接近于______________m/s6圖-5、如下圖，是某同學(xué)抽動(dòng)紙帶打點(diǎn)的一局部紙帶，紙帶上點(diǎn)跡清晰，所用的電源頻率是50Hz．試答復(fù)：圖-5(1)A、B、C、D是選用的計(jì)數(shù)點(diǎn)，每?jī)蓚€(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔是多少．(2)測(cè)量數(shù)據(jù)標(biāo)在圖中，試估算出打點(diǎn)B時(shí)的抽動(dòng)紙的速度大?。?481216204812162468v/(m·s-1)cab8、在做“研究勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，某同學(xué)得到一條用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶如下圖，并在其上取A、B、C、D、E、F、G等7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)，圖中沒(méi)有畫(huà)出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接周期為T(mén)=0.02s的交流電源．他經(jīng)過(guò)測(cè)量并計(jì)算得到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打B、C、D、E、F各點(diǎn)時(shí)物體的瞬時(shí)速度如下表：0v0v/(m·s-1)t/s(1)計(jì)算的公式為=；(2)根據(jù)〔1〕中得到的數(shù)據(jù)，以A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻為t=0，作出v－t圖象，并求物體的加速度a=m/s2;按打點(diǎn)先后順序依次得到A、B、C、D、E等點(diǎn)，加速度方向與小車(chē)運(yùn)動(dòng)方向〔填“相同”或“相反”〕．(3)如果當(dāng)時(shí)電網(wǎng)中交變電流的頻率是f=51Hz，而做實(shí)驗(yàn)的同學(xué)并不知道，那么加速度的測(cè)量值與實(shí)際值相比〔選填：偏大、偏小或不變〕．11．為研究小車(chē)沿斜面向下運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，