探究小車速度隨時間變化的規(guī)律同步例題解析

1、實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律同步例題解析【學(xué)習(xí)目標(biāo)】熟練掌握打點(diǎn)計(jì)時器的使用及數(shù)據(jù)處理方法掌握探究小車運(yùn)動的過程及方法【學(xué)習(xí)內(nèi)容】一、利用打點(diǎn)計(jì)時器研究：1、打點(diǎn)計(jì)時器：打點(diǎn)計(jì)時器的原理是連接50Ｈz的交流電，它能在s打出一點(diǎn)個，因此它是一種記錄運(yùn)動物體在一定時間間隔內(nèi)的儀器。電磁打點(diǎn)計(jì)時器的工作電壓在以內(nèi)，電火花打點(diǎn)計(jì)時器的電壓為V。2、瞬時速度的測定：為了能研究物體的運(yùn)動規(guī)律，必須要測定物體的瞬時速度，瞬時速度近似等于物體在極短時間的平均速度，一般用平均速度來求中間時刻的速度，對于勻變速運(yùn)動更是如此。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個點(diǎn)，分別標(biāo)上0、1、2、3、4、5，用直尺測量出兩個相鄰點(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)時器的打點(diǎn)周期為0.02s)(1)運(yùn)用你所學(xué)過的知識判斷紙帶的這段運(yùn)動情況；(2)求1、2、3、4、各點(diǎn)的瞬時速度，并畫出速度-時間圖象。x/cmx1x2x3x4x5例2、如下圖，某同學(xué)在做“研究勻變速直線運(yùn)動”實(shí)驗(yàn)中，由打點(diǎn)計(jì)時器得到表示小車運(yùn)動過程的一條清晰紙帶，紙帶上兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時間間隔為T=0.10s，其中S1=、S2=、S3=、S4=、S5=、S6=，那么A點(diǎn)處瞬時速度的大小是_______m/s，小車運(yùn)動的加速度計(jì)算表達(dá)式為________________，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，測定速度的方法很多，但一般是通過測量微小時間內(nèi)的位移或測微小位移內(nèi)的時間。1、閃光照相：與打點(diǎn)計(jì)時器相似，可以等時間記錄物體的位置，通過底片的像可以研究物體的運(yùn)動速度。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調(diào)節(jié)，而快門(曝光時間)是固定不變的。為測該照相機(jī)的曝光時間，實(shí)驗(yàn)者從某磚墻前的高處使一個石子自由落下，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，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：在物體上安裝一個擋光板，其寬度，光電門能記下?lián)豕獍逋ㄟ^光電門的時間，由此可以求得物體通過光電門的瞬時速度(也是短時間的平均速度)。例4、光電門傳感器是測定瞬時速度的儀器，它的原理(如以下圖)是發(fā)射端發(fā)出一束很細(xì)的紅外線到另一端的接收窗口，當(dāng)固定在運(yùn)動物體上一個寬度的擋光板通過時，它可以通過數(shù)據(jù)采集器計(jì)下?lián)豕獍褰?jīng)過的時間，再用擋光板的寬度與經(jīng)過的時間比值求得運(yùn)動物體的瞬時速度。(1)用光電門測變速運(yùn)動物體的瞬時速度，在測量速度較小時，為了減小測量誤差，應(yīng)選擇寬度比擬__(填“寬”或“窄”)的擋光板。(2)某光電門的時間測量的最大誤差為±0.1ms，如果物體的實(shí)際瞬時速度為10m/s，選用的擋光板寬度是5mm，在用光電門測該物體速度產(chǎn)生絕對誤差的最大值為___。(絕對誤差=)。3、位移傳感器：它的原理類似于雷電的光與聲的原理，光的速度很快，可以忽略不計(jì)，通過光與聲的時間差求得物體所在的位置。當(dāng)然還有通過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)動物體在不同時刻的位置，通過位移-時間圖像可以分析物體的運(yùn)動情況(如瞬時速度)。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)射器在同時發(fā)出紅外線光與噪聲波脈沖信號，由于發(fā)射器與接受器之間有一定的距離，接受器接受到兩個脈沖信號有一定的時間差，數(shù)據(jù)采集器將采集到的時間差輸送給電腦進(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，如果時間差為0.0015s，求兩者之間的距離。發(fā)射和接收,發(fā)現(xiàn)時間差變【穩(wěn)固練習(xí)5】_________班姓名_______________1．關(guān)于打點(diǎn)計(jì)時器，以下說法中正確的選項(xiàng)是〔〕A．打點(diǎn)計(jì)時器是一種計(jì)時儀器B．打點(diǎn)計(jì)時器都用直流電C．拉動紙帶時，應(yīng)盡量與限位孔平行D．應(yīng)先拉動紙帶后接通打點(diǎn)用的電源2．利用打點(diǎn)計(jì)時器打出的紙帶可以求出〔〕A．一定能準(zhǔn)確求出某點(diǎn)的瞬時速度B．可以粗略地求出某點(diǎn)的瞬時速度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)的瞬時速度3．是A．可以通過測出每相鄰兩點(diǎn)間的距離，看其是否相等來判斷()B．應(yīng)測出紙帶運(yùn)動全程的路程來判斷C．必須通過計(jì)算任意兩點(diǎn)間的平均速度來判斷D．必須通過計(jì)算全程的平均速度來判斷4．兩木塊自左向右運(yùn)動，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的位置，如圖-3所示，連續(xù)兩次曝光的時間間隔是相等的，由圖可知()圖圖-3A．在時刻t2以及時刻t5兩木塊速度相同B．在時刻t1兩木塊速度相同圖-4C．在時刻t3和時刻t4圖-4D．在時刻t4和時刻t5之間某瞬時兩木塊速度相同5．如圖-4所示，打點(diǎn)計(jì)時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_________m/s，B點(diǎn)的瞬時速度更接近于______________m/s6圖-5、如下圖，是某同學(xué)抽動紙帶打點(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)，每兩個相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時間間隔是多少．(2)測量數(shù)據(jù)標(biāo)在圖中，試估算出打點(diǎn)B時的抽動紙的速度大?。?481216204812162468v/(m·s-1)cab8、在做“研究勻變速直線運(yùn)動”的實(shí)驗(yàn)時，某同學(xué)得到一條用打點(diǎn)計(jì)時器打下的紙帶如下圖，并在其上取A、B、C、D、E、F、G等7個計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個點(diǎn)，圖中沒有畫出，打點(diǎn)計(jì)時器接周期為T=0.02s的交流電源．他經(jīng)過測量并計(jì)算得到打點(diǎn)計(jì)時器在打B、C、D、E、F各點(diǎn)時物體的瞬時速度如下表：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)對應(yīng)的時刻為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)，加速度方向與小車運(yùn)動方向〔填“相同”或“相反”〕．(3)如果當(dāng)時電網(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，那么加速度的測量值與實(shí)際值相比〔選填：偏大、偏小或不變〕．11．為研究小車沿斜面向下運(yùn)動的規(guī)律，