实验探究小车速度随时间变化规律.docx

实验探究小车速度随时间变化规律.docx

《实验探究小车速度随时间变化规律.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《实验探究小车速度随时间变化规律.docx（10页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

实验探究小车速度随时间变化规律

实验：

探究小车速度随时间变化规律

1　实验：

探究小车速度随时间变化的规律

[学习目标]1.进一步练习使用打点计时器.2.会利用平均速度求瞬时速度.3.会利用v－t图象处理实验数据，并据此判断物体的运动性质.4.能根据实验数据求加速度．

一、实验原理

1．利用纸带计算瞬时速度：

以纸带上某点为中间时刻取一小段位移，用这段位移的______表示这点的瞬时速度．

2．用v－t图象表示小车的运动情况：

以速度v为纵轴、时间t为_____建立直角坐标系，用描点法画出小车的v－t图象，图线的_______表示加速度的大小，如果v－t图象是一条倾斜的直线，说明小车的速度是__________．

二、实验器材

打点计时器、________、纸带、一端附有定滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、________、坐标纸．

三、实验步骤

1．如图1所示，把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，打点计时器固定在长木板没有滑轮的一端，连接好电路．

2．把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下面挂上适当的钩码，把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端连在小车的后面．

3．把小车停在靠近打点计时器的位置，先________，后________（填“接通电源”或“释放小车”），让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一行小点，随后立即关闭电源．

4．换上新纸带，重复操作两次．

四、数据处理

1．采集数据

如图2所示，一般不是直接测量相邻两个计数点间的距离，而是先测量出各个计数点到计时零点的距离x1、x2、x3、x4、x5，再计算出相邻的两个计数点的距离．Δx1＝x1，Δx2＝x2－x1，Δx3＝x3－x2，Δx4＝x4－x3，Δx5＝x5－x4.

图2

2．求解速度

（1）各计数点对应的瞬时速度用平均速度来代替，即v1＝________，v2＝________，…

T为相邻两个计数点间的时间间隔，若每5个点取一个计数点（中间隔4个点），则T＝0.1s.

（2）设计表格并记录相关数据

位置

1

2

3

4

5

6

7

时刻t/s

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

v/（m·s－1）

3.作出小车运动的v－t图象

（1）定标度：

坐标轴的标度选取要合理，应使图象大致布满坐标纸．

（2）描点：

在坐标纸上描出各个坐标点的位置．

（3）连线：

用一条平滑的曲线或直线“拟合”这些点．

4．分析数据并求出加速度

（1）如果画出的v－t图象是一条倾斜的直线，说明小车做速度均匀变化的直线运动．________表示开始计时时小车的速度——初速度．

（2）求出小车的加速度

在v－t图象上任意取两个间隔较远的点（这两个点不一定是我们表格中已测得的点），找出它们的坐标值，然后把它们的坐标值代入公式________中求出加速度，即用图线的________求加速度．

五、注意事项

1．开始释放小车时，应使小车________（填“靠近”或“远离”）打点计时器．

2．先________，等打点稳定后，再________（填“接通电源”或“释放小车”）．

3．打点完毕，立即关闭电源．

4．选取一条点迹清晰的纸带，舍掉开头点迹密集部分，选取适当的计数点（注意计数点与计时点的区别），弄清楚所选的时间间隔T等于多少．

5．要逐次测量各段距离，应尽可能地一次测量完毕．

6．在坐标纸上画v－t图象时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图象大致布满坐标纸．

实验原理及操作

例1

　（多选）在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列说法正确的是（　　）

A．通过调节滑轮的高度，使小车、纸带、细绳和定滑轮上边缘在一条直线上

B．坐标轴单位长度越小越好

C．开始前要先接通电源后松开纸带，打完点要先断开电源后取纸带

D．钩码的质量越大越好

例2

　在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图3所示为一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点（A点为第一个点），相邻计数点间的时间间隔T＝0.1s.

图3

（1）根据______计算各点的瞬时速度，则vD＝______m/s，vC＝________m/s，vB＝________m/s.

（2）在如图4所示坐标系中画出小车的v－t图线，并根据图线求出a＝________.

图4

（3）将图线延长与纵轴相交，交点的速度的物理意义：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________.

1．处理纸带时，一定要分清计时点和计数点，搞清计数点之间的时间间隔T.

2．利用极限思想将平均值过渡到瞬时值是物理学中常用的方法．纸带上某点的瞬时速度等于以此为中心的前、后相邻两点间的平均速度．

3．标度的选择要结合数据及其分布特点制定，以使图象在坐标系中合理分布，大小适中.

1．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，某同学进行了以下实验操作步骤，试找出其中错误和遗漏的步骤（遗漏步骤可编上序号G）．

A．拉住小车，将小车移到靠近打点计时器的一端后，放开小车，再接通电源

B．将打点计时器固定在长木板无滑轮的一端，并接好电路

C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面挂上适当的钩码

D．取下纸带，再断开电源

E．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔

F．从所打的纸带中选取理想的纸带进行测量分析

错误和遗漏：

①________________________________________________________________________；

②________________________________________________________________________；

③G.________________________________________________________________________；

正确的步骤顺序为________________________．

2．如图所示是某同学用打点计时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出，其中x1＝7.05cm、x2＝7.68cm、x3＝8.33cm、x4＝8.95cm、x5＝9.61cm、x6＝10.27cm.

（1）下表列出了打点计时器打下B、D、F三点时小车的瞬时速度，请在表中填入打点计时器打下C、E两点时小车的瞬时速度（保留三位有效数字）．

位置

B

C

D

E

F

速度（m·s－1）

0.737

0.864

0.994

（2）以A点为计时起点，在图中画出小车的速度—时间关系图线．

（3）根据你画出的小车的速度—时间关系图线计算出小车的加速度a＝________m/s2（保留两位有效数字）．

课时作业

一、选择题（1～3为单项选择题，4～5为多项选择题）

1．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下列说法不正确的是（　　）

A．纸带上可以每隔任意相同数量的点选取一个计数点

B．使用刻度尺测量长度时，要进行估读

C．作v－t图象时，所描曲线必须经过每一个点

D．在数据处理时，常用公式法和图象法

2．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下列说法正确的是（　　）

A．小车在钩码的牵引下运动时只需打一条纸带，然后进行数据处理

B．为使测量更为严谨，应把打下的第一个点作为第一个测量点

C．为了便于测量，应舍掉开头一些过于密集的点，找一个适当的点当作计时起点

D．两相邻计数点间的时间间隔必须是0.1s

3.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，某同学利用纸带上的数据计算出了各计数点对应时刻小车的瞬时速度．然后她以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，共描出了10个点，并“拟合”出了小车运动的v－t图象，如图1所示．

针对该同学作出的v－t图象，她所在的实验小组的其他四位同学分别交流了自己的看法：

①这10个点无论如何也不在一条直线上，因此小车运动的v－t图象不可能为一条直线，而应为一条光滑的曲线；

②这10个点中有8个点虽然不在一条直线上，但它们紧挨在该条直线附近，只有F和B两个点离这条直线远；

③在这10个点当中只有4个点（A、D、G、I）能画在这条直线上，其余6个点都不在该直线上，这条直线肯定不能表示小车的速度随时间变化的规律；

④与直线偏差较小的点（C、E、H、J）可能是实验误差造成的，而偏离直线较远的点（B、F）则可能是实验中出现失误造成的．

对于以上四种看法，你认为有道理的是（　　）

A．①③B．②④C．①②D．③④

4．根据打点计时器打出的纸带，我们可以不利用公式计算就能直接得到或直接测量得到的物理量是（　　）

A．时间间隔B．位移

C．平均速度D．瞬时速度

5．关于用打点计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验，下列说法中正确的是（　　）

A．打点计时器应固定在长木板上，且靠近滑轮一端

B．开始实验时小车应靠近打点计时器一端

C．应先接通电源，待打点稳定后再释放小车

D．牵引小车的钩码个数越多越好

二、非选择题

6．

（1）在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，给你以下器材：

电磁打点计时器、电池组、纸带、复写纸、小车、钩码、细绳、一端附有定滑轮的长木板．其中不需要的器材是________，还需要增添的器材有____________．

（2）关于“探究小车速度随时间变化的规律”这一实验，下列说法正确的是________．

A．长木板不能侧向倾斜，也不能一端高一端低

B．在释放小车前，小车应靠近打点计时器

C．应先接通电源，待打点计时器打点稳定后再释放小车

D．打点计时器应接在低压直流电源上

E．小车运动时要保持纸带与打点计时器平面、木板平行

F．作v－t图象时，应先描点后连线，并且要把描出的所有点都连接起来

7．某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出0、1、2、3、4、5、6共7个测量点．其中相邻点间的距离如图2所示，每两个相邻的测量点之间的时间间隔为0.1s，则：

（1）根据纸带上各个测量点间的距离，某同学已将1、2、3、5点对应的瞬时速度进行计算并填入表中，请你将4点对应的瞬时速度填入表中．（要求保留三位有效数字）.

瞬时速度

v1

v2

v3

v4

v5

数值/（m·s－1）

0.165

0.214

0.263

0.363

（2）在图3所示直角坐标系中画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线．

（3）由图象求出小车的加速度a＝________m/s2.（保留三位有效数字）