2.1實驗探究小車速度隨時間變化的規(guī)律（課件）20242025年初升高暑假預習強化之精細講義

實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律

PARTONE實驗探究實驗目的實驗探究?進一步練習使用打點計時器并會利用平均速度求瞬時速度;?學會利用v-t圖像處理實驗數據,探究小車速度隨時間變化的規(guī)律實驗原理實驗探究?利用紙帶計算瞬時速度：以紙帶上某點對應時刻為中間時刻,取與之相鄰的兩點間的位移,用這段位移的平均速度表示該點的瞬時速度.?用v-t圖像表示小車的運動情況：如果t圖像是一條傾斜的直線,說明小車的速度是均勻變化的.實驗器材實驗探究打點計時器、交流電源、紙帶、一端附有定滑輪的長鋁板、小車、細繩、槽碼(或鉤碼)刻度尺、坐標紙。實驗步驟實驗探究?如圖所示,把一端附有滑輪的長鋁板平放在打點計時器小車實驗桌上,并使滑輪伸出桌面,打點計時器固定在長紙帶一鋁板沒有定滑輪的一端,連接好器材.?把一條細繩拴在小車上,細繩的另一端跨過定滑輪且下面掛上適當數量的槽碼,紙帶穿過打點計時器,并把紙帶的另一端固定在小車的后面.實驗步驟實驗探究?把小車停在靠近打點計時器的位置,啟動計時器,然后放開小車,讓小車拖著紙帶運動,打點計時器就在紙帶上打下一行小點。隨后,立即關閉電源。?換上新紙帶,重復實驗兩次.?在三條紙帶中選擇一條點跡最清晰的,舍掉開頭一些過于密集的點,找一個適當的點作為計時起點.實驗步驟實驗探究?選擇連續(xù)的且相隔0.1s的計數點進行測量，把數據填入事先設計好的表格中?計算出各計數點的瞬時速度,填入表格中。?增減所掛的槽碼(或在小車上放置重物)更換紙帶再做兩次實驗。實驗步驟實驗探究?利用一段時間內的平均速度代替中間時刻的瞬時速度，是利用紙帶求瞬時速度的常用方法；?實驗步驟可簡化為放置→固定→連接→先啟后放→重復實驗→數據分析實驗步驟實驗探究?實驗注意事項A.實驗前：1.固定長鋁板時定滑輪要伸出桌面,打點計時器要固定于沒有定滑輪的一端;2.應讓小車停在靠近打點計時器的位置，這樣可以最大限度地利用紙帶;3.細繩應與長鋁板平行，保證小車的加速度不變。實驗步驟實驗探究?實驗注意事項B.實驗時：1.必須先啟動計時器，再釋放小車；2.實驗后必須先斷開電源,再取下紙帶。C.牽引小車的槽碼個數要適當,以免加速度過大而使紙帶上的點太少，或者加速度太小而使各段位移差別不大,導致誤差增大.實驗探究【典例1】在“練習打點計時器”的實驗中，下列說法正確的是（

）A．電磁打點計時器使用的是6V以下的直流電源B．在測量物體速度時，先讓物體運動，后接通打點計時器的電源C．紙帶上的點跡記錄了物體運動的時間及位移信息D．紙帶上相鄰計數點間的時間間隔一定是0.02sC實驗探究【典例2】在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中，下列實驗操作中，錯誤的是（）A．打點計時器應使用交流電源B．將打點計時器固定在長木板無滑輪一端，并接好電源C．實驗開始時，先釋放小車，再接通打點計時器電源D．打點結束后，先斷開電源，再取下紙帶C實驗探究【典例3】運動物體拉動穿過打點計時器的紙帶，紙帶上打下一系列小點，打點計時器打下的點直接記錄了（）A．物體運動的時間B．物體在不同時刻的速度C．物體在相鄰相同時間內的速度變化D．物體在不同時間內的位移A實驗探究【典例4】在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中，下列做法不能減小實驗誤差的是（

）A．選取計數點，把每打五個點的時間間隔作為一個時間單位B．使小車運動的速度盡量小些C．舍去紙帶上密集的點，只利用點跡清晰、點間間隔適當的一部分進行測量、計算D．選用各處平整程度相同的長木板做實驗B實驗探究【典例5】某一學習小組的同學想通過打點計時器在紙帶上打出的點跡來探究小車速度隨時間變化的規(guī)律，實驗裝置如圖所示。(1)常見的打點計時器有兩種：

和

，它們使用的都是

電源(填“直流”或“交流”)，當電源頻率為50Hz時，每隔

s打一個點。(2)關于本實驗，下列說法正確的是

。A．釋放紙帶的同時，接通電源

B．先接通電源打點，后釋放紙帶運動C．先釋放紙帶運動，后接通電源打點

D．紙帶上的點跡越密集，說明紙帶運動的速度越小(3)要測量小車的速度。除打點計時器（含所用電源、紙帶、墨粉紙盤）外還必須使用的測量工具

。(4)該小組在規(guī)范操作下得到一條點跡清晰的紙帶如圖所示,在紙帶上依次選出7個計數點,分別標上O,A,B,C,D,E和F,每相鄰的兩個計數點間還有四個點未畫出,打點計時器所用電源頻率是50Hz。①每相鄰兩計數點的時間間隔為

s，如果測得C、D兩點間距x4=2.70cm，D、E兩點間距x5=2.90cm，則打D點時小車的速度vD=

m/s(結果保留3位有效數字)。②該同學分別算出其他各點的速度：vA=0.220m/s，vB=0.241m/s，vC=0.258m/s，vE=0.300m/s，請在如圖所示的坐標系中作出小車運動的v?t圖像。并說明小車速度變化的規(guī)律

.③小車連接在紙帶的

（選填“左端”或“右端”）電磁打點計時器電火花打點計時器交流0.02BD刻度尺0.10.280v∝t左端PARTTWO實驗數據處理及誤差分析測量并記錄數據實驗數據處理及誤差分析?從三條紙帶中選擇一條點跡最清晰的,舍掉開頭一些過于密集的點跡,找一個適當的點作為計時起點(0點),每5個點取一個計數點進行測量,如圖所示(相鄰兩點間還有四個點未畫出).標明0,1,2,3,4測量各計數點到0點的距離x,記錄并填入表中；測量并記錄數據實驗數據處理及誤差分析?分別計算出相鄰的兩計數點之間的距離x1、x2、x3、……；

作出v-t圖像并分析運動規(guī)律實驗數據處理及誤差分析?在坐標紙上建立v-t坐標系并根據表格中的數據在坐標系中描點.?畫一條直線,讓這條直線通過盡可能多的點,不在線上的點均勻分布在直線的兩側,偏差比較大的點忽略不計,如圖所示。?觀察所得到的直線,分析小車的速度隨時間的變化規(guī)律。根據畫出的v-t圖像求出小車運動的加速度

。a=△v△t實驗結論實驗數據處理及誤差分析如果畫出的v-t圖線是一條傾斜的直線,說明小車做速度均勻變化的直線運動.圖線和縱軸的交點表示開始計時時小車的速度--初速度。若圖線與橫軸有交點，表示計時開始一段時間后,小車才開始運動.實驗誤差的主要來源實驗數據處理及誤差分析參與本實驗計算的量有位移x和時間t，因此誤差主要來源于位移x。(1)我們應選擇點跡小而清晰的紙帶，且要用分度值為1mm的刻度尺測量并估讀到0.1mm。(2)讀數時眼睛要正對點和刻度尺，以盡量減小誤差.(3)小車速度應適當大些,這樣可以減小測量長度帶來的誤差。(4)適當選幾個(如五個)計時點的時間間隔作為時間單位,可減小測量時間間隔帶來的誤差，測量兩計數點間的距離時,要一次完成測量,不要分段測量.實驗誤差的主要來源實驗數據處理及誤差分析?作v-t圖像時,將各個點按折線全部連接起來的做法是錯誤的,應該先判斷圖像的大體走勢,然后再將各個點連接起來.?在坐標紙上畫v-t圖像時,注意坐標軸單位長度的選取,應使圖像盡量分布在坐標平面中央。實驗誤差的主要來源實驗數據處理及誤差分析?紙帶上開頭有一些過于密集的點跡因此通常會舍去這些點,弄清楚所選計數點間的時間間隔t.?在測量長度時,如果逐一測量計數點之間的間隔x，就會引起較大的誤差，因此測量各計數點到0點的距離,可以減小測量時帶來的誤差.實驗數據處理及誤差分析【典例6】在實驗“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”中，我們采用的正確方法是（

）A．為了減小誤差，不能舍掉開頭過于緊密的點B．為了實驗精確，必須選取紙帶上第一個點作計時起點C．每相鄰計數點的時間間隔只能取D．每相鄰計數點的時間間隔可視打點密度而定，可取0.02s、0.04s、...nx0.02s均可D實驗數據處理及誤差分析【典例7】（多選）在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中，下列方法中有助于減小實驗誤差的是（

）A．選取計數點，把每打5個點的時間間隔作為一個時間單位B．使小車運動的加速度盡量小些C．舍去紙帶上開始時密集的點，只利用點跡清晰、點之間間隔適當的那一部分進行測量、計算D．適當增加掛在細繩下槽碼的個數ACD實驗數據處理及誤差分析【典例8】（多選）“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，如圖甲、乙兩個圖象為甲、乙兩位同學從實驗中得到數據后畫出的小車運動的v－t圖象.下列說法正確的是（

）A.甲的實驗誤差比乙的實驗誤差小B.甲的實驗誤差比乙的實驗誤差大C.甲在實驗中處理紙帶時沒有舍掉開頭一些密集的點跡D.乙在實驗中處理紙帶時沒有舍掉開頭一些密集的點跡BC實驗數據處理及誤差分析【典例9】某小組進行“探究小車的速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗。(1)關于本次實驗，下列說法正確的是

（填正確答案標號）。A．電磁打點計時器用4?6V的直流電源

B．頻率為50Hz的電源，打點周期為0.02sC．應先釋放紙帶，后接通電源

D．處理紙帶時，可以舍棄點跡密集和不清晰的點(2)某同學用打點計時器測量做勻加速直線運動的物體的加速度,電源頻率=50Hz,在紙帶上打出的點中,選出零點,因保存不當,紙帶被污染,如圖所示,A、B、C、D為依次排列的4個計數點,相鄰兩個計數點之間有4個計時點,僅能讀出其中3個計數點到零點的距離：sA=16.6mm,sB=126.5mm,sD=624.5mm?？捎梢陨闲畔⑼浦孩傧噜弮捎嫈迭c的時間間隔為

s；②打C點時物體的速度大小為

m/s；③物體的加速度大小為

（用sA、sB、sD和表示）；④寫出一種影響測量結果誤差的因素：

。BD0.12.49刻度尺讀數誤差粘貼法處理紙帶重難點1：研究物體運動的方法?方法：鑒于紙帶的寬度相同，可以選擇一條點跡清晰的紙帶，選出計數點，然后將紙帶從計數點處剪下，連續(xù)剪下4~5段，然后將所得小紙帶底邊（斷口處）對齊并列貼在坐標系中。粘貼法處理紙帶重難點1：研究物體運動的方法?運動性質的判定：若利用粘貼法處理紙帶時，橫軸代表紙帶寬度,縱軸代表相同相鄰時間間隔內物體發(fā)生的位移.縱坐標之差即代表相鄰的相等時間間隔的位移差△x，由于速度均勻變化的直線運動相鄰的相等時間內速度增量是定值,則相鄰的相等時間間隔的位移差△x也是相等的。因此若△x為定值,則物體做速度均勻變化的直線運動粘貼法處理紙帶重難點1：研究物體運動的方法?原理:如下圖所示,可以看出粘貼法得到的圖像等效于v-t圖像。頻閃照相法重難點1：研究物體運動的方法利用之前學習過的頻閃照相法分析計算物體的速度

。如圖所示,可以測出相鄰兩點的速度，再利用

求解加速度。a=△v△tv=xt利用光電門測速重難點1：研究物體運動的方法利用之前學習過的光電門工作原理測速度,根據先后通過兩個光電門的速度，運用

求出加速度。a=△v△t滴水法重難點1：研究物體運動的方法利用滴水代替打點計時器,相當于利用打點計時器計時,對紙帶的處理方法是完全相同的。利用實驗數據求加速度的方法重難點2：利用實驗數據求加速度的方法如圖所示的紙帶中各計數點1,2,3,4,5,……,n,所對應的速度分別是v1、v2、v3、v4、v5、……、vn，T為計數點間的時間間隔.求加速度時有如下方法:平均值法重難點2：利用實驗數據求加速度的方法

逐差法重難點2：利用實驗數據求加速度的方法

圖像法重難點2：利用實驗數據求加速度的方法由多組數據描繪出v-t圖線,v-t圖線的斜率表示物體運動的加速度,即

。圖像法處理數據有利于減小偶然誤差,并能剔除誤差較大的數據。a=△v△t重難點2：利用實驗數據求加速度的方法【典例10】某同學采用了如圖所示的實驗裝置來完成“研究勻變速直線運動的規(guī)律”實驗。放置在氣墊導軌上的滑塊上裝有寬度d=3.0mm的遮光條,滑塊在牽引力作用下先后通過兩個光電門，配套的數字計時器(圖中未畫出)記錄了遮光條通過光電門1的時間△t1=0.02s，通過光電門2的時間△t2=0.01s，用刻度尺測出兩個光電門之間的距離x=22.5cm，則遮光條經過光電門1時的速度大小v1=

m/s，滑塊的加速度大小a=

m/s2，遮光條從光電門1運動到光電門2的時間t=

s。（計算結果均保留兩位有效數字）0.150.151.0重難點2:利用實驗數據求加速度的方法【典例11】某探究小組的同學利用如圖甲所示的裝置“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”，圖乙是某次實驗獲取的一段紙帶。請你根據題圖回答以下問題：（1）除了圖甲中標出的器材外，還需要

。A．彈簧測力計

B．刻度尺

C．天平

D．秒表（2）本次實驗選擇的打點計時器是圖

(選填“丙”或“丁”)中的計時器，該計時器的工作電壓是

(選填“直流電”或“交流電”）。（3）根據圖乙中記錄的實驗數據，可以推算出此次實驗所用的刻度尺是

。A．毫米刻度尺

B．厘米刻度尺（4）實驗中打點計時器每隔0.02s打一個點，打出的紙帶如圖乙所示，則可大致判斷出小車做

(選填“勻速直線”或“勻變速直線運動”),這是因為

。若紙帶上相鄰兩個計數點之間還有四個點未畫出，則打B點時小車的速度大小是

m/s（計算結果保留兩位有效數字），速度方向是

（選填“從A向C”或“從C向A”）。B丁交流電A勻變速直線運動在連續(xù)相等時間間隔內位移差大致相等,滿足△x=aT20.40從C向A重難點2：利用實驗數據求加速度的方法【典例12】某探究小組為了研究小車在桌面上的直線運動,用自制“滴水計時器”計量時間。實驗前,將該計時器固定在小車旁,如圖(a)所示。實驗時,保持桌面水平,用手輕推一下小車。在小車運動過程中,滴水計時器等時間間隔地滴下小水滴,圖(b)記錄了桌面上連續(xù)的6個水滴的位置。(已知滴水計時器每30s內共滴下45個小水滴)（1）由圖（b）可知，小車在桌面上是

運動的。

A．從右向左

B．從左向右（2）該小組同學根據圖（b）的數據判斷出小車做勻變速運動。小車運動到圖（b）中A點位置時的速度大小為

m/s，加速度大小為

m/s2（結果均保留2位有效數字）A0.190.038重難點2:利用實驗數據求加速度的方法【典例13】如圖所示是小球沿斜面滾下的頻閃照片，照片中每兩個相鄰位置的時間間隔是0.1s，這樣便記錄了小球運動的時間。設開始時的位置為0，從0向下依次為位置1、2、3、…，小球運動的位移可以用刻度尺測量。小球在位置1、2、3、4的速度分別最接近______m/s、______m/s、______m/s、______m/s，小球滾下過程的加速度大小為______m/s2。（小數點后保留兩位數字）。0.901.301.702.104.00重難點2:利用實驗數據求加速度的方法【典例14】在做“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，打點計時器接在50Hz的低壓交變電源上，某同學在打出的紙帶上每6點取一個計數點，共取了A、B、C、D、E、F六個計數點（每相鄰兩個計數點間的四個點未畫出），如圖甲所示，從每一個計數點處將紙帶剪開分成五段（分別為a、b、c、d、e段），將這五段紙帶由短到長緊靠但不重疊地粘在xOy坐標系中，如圖乙所示，由此可以得到一條表示v-t關系的圖線，從而求出加速度的大小。（1）請你在xOy坐標系中用最簡潔的方法作出能表示v-t關系的圖線（作答在圖上），其中______（填“x”或“y”）軸相當于v軸，______（填“x”或“y”）軸相當于t軸；（2）從第一個計數點開始計時，為求出0.15s時刻的瞬時速度，需要測出______段紙帶的長度；（3）若測得a段紙帶的長度為2.0cm，e段紙帶的長度為10.0cm，則可求出加速度的大小為______m/s2。yxb2.0重難點2:利用實驗數據求加速度的方法1．如圖為某同學使用打點計時器所得到的一條紙帶．圖中前幾個點模糊，因此從O點開始每隔4個點取一個計數點．試根據紙帶判斷以下說法正確的是（

）A.左端與物體相連,相鄰兩計數點時間間隔為0.02sB.左端與物體相連,相鄰兩計數點時間間隔為0.1sC.右端與物體相連,相鄰兩計數點時間間隔為0.02sD.右端與物體相連,相鄰兩計數點時間間隔為0.1sB重難點2:利用實驗數據求加速度的方法2．如圖所示，利用光電門測滑塊速度，對其測速原理

中的d、理解正確的是（

）A．d為滑塊的寬度B．d為光電門的寬度C．△t為遮光條的擋光時間D．△t為滑塊經過光電門的時間Cv=d△t重難點2:利用實驗數據求加速度的方法3．在“練習使用打點計時器”的實驗中，下列操作正確的是（

）A．打點前，小車應靠近打點計時器，要先接通電源，待計時器開始打點再釋放小車B．計時器應使用6伏特以下的直流電源C．打點頻率為50Hz，每四個點取一個計數點，則計數點之間的時間間隔為D．實驗中應使小車速度盡量小些A重難點2:利用實驗數據求加速度的方法4．在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中，下列做法不能減小實驗誤差的是（

）A．選取計數點，把每打五個點的時間間隔作為一個時間單位B．使小車運動的加速度盡量小些C．舍去紙帶上密集的點，只利用點跡清晰、點間間隔適當的一部分進行測量、計算D．選用各處平整程度、光滑程度相同的長木板做實驗B重難點2:利用實驗數據求加速度的方法5．在“研究勻變速直線運動”的實驗中，得到如圖所示的紙帶。圖中的點為計數點，相鄰兩計數點間的時間間隔為T。則拉動此紙帶的小車的加速度計算公式為a=

，打B點時刻的速度計算公式為vB=

（以上兩計算式均用題中或圖中符號表達）。重難點2:利用實驗數據求加速度的方法6．某同學利用如圖1所示裝置“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”。（1）圖1所示的計時器所用的電壓為

（選填“交流220V”或“直流220V”）；（2）該同學開始實驗時，先釋放小車再接通電源，該同學實驗操作中不恰當的地方是

；（3）該同學在實驗中使用頻率為50Hz的打點計時器，獲得的紙帶如圖2所示，其中相鄰兩個計數點之間還有4個點沒有畫出，根據紙帶可以求得打點計時器在打下C點時小車的速度為

m/s，小車的加速度大小為

m/s2（均保留兩位有效數字）。交流220V應該先接通電源再釋放小車0.500.83重難點2:利用實驗數據求加速度的方法7．在做“研究勻變速直線運動”的實驗時，某同學得到的一條紙帶如圖所示，并且每隔四個計時點取一個計數點，已知每兩個相鄰計數點間的距離為sn，且s1=0.96cm，s2=2.88cm，s3=4.80cm，s4=6.72cm，s5=8.64cm，s6=10.56cm，實驗所用電磁打點計時器的電源頻率為50Hz。(1)相鄰兩個計數點間所對應的時間T=

s，根據

確定小車做勻加速直線運動；(2)計算此小車運動的加速度大小a=

m/s2，請你依據本實驗推斷第6個計數點和第7個計數點之間的距離是

cm；(3)如果當時交變電流的頻率是f=49Hz，而做實驗的同學并不知道，那么加速度的測量值與實際值相比

（填“偏大”“偏小”或“不變”）。0.1連續(xù)相等時間內的位移之差是定值1.9212.48偏大重難點2:利用實驗數據求加速度的方法8.某探究小組為了研究小車在桌面上的直線運動,用自制“滴水計時器”計量時間。實驗前,將該計時器固定在小車旁,如圖(a)所示。實驗時,保持桌面水平,用手輕推一下小車。在小車運動過程中,滴水計時器等時間間隔地滴下小水滴,圖(b)記錄了桌面上連續(xù)6個水滴的位置。（已知滴水計時器每30s內共滴下46個小水滴）（1）由圖(b)可知，小車在桌