2022年物理：21《实验：探究小车速度随时间变化的规律》导学案 .pdf

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1、个人收集整理仅供参考学习1 / 6 一实验：探究小车速度随时间变化的规律要点导学 1探究目的：利用打点计时器或电火花计时器探究小车在重物牵引下的运动特点，根据纸带记录的点研究小车速度的变化规律。文档收集自网络，仅用于个人学习2探究过程：（1）“探究小车速度随时间变化规律”的实验原理如图2-1-1 所示，请写出实验所需的器材：_。文档收集自网络，仅用于个人学习（2）根据原理图，安装好实验装置，将小车停在靠近打点计时器处，接通_后,再释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一列小点，换上新的纸带 ,重复实验三次。文档收集自网络，仅用于个人学习（3）从三条纸带中选择一条点迹清晰且所有点

2、都在同一直线上的纸带，舍掉开头一些比较密集的点， 在后边便于测量的地方找一个开始点标上O，为了测量方便和减小误差， 在选好的开始点后面每打五次点取一个点，这个点叫做计数点，并标明 1、2、3（如图 2-1-2 所示），两个相邻计数点的时间间隔就是T=50.02s=0.1s 。距离分别是 x1、x2、x3文档收集自网络，仅用于个人学习（4）增减所挂的钩码数，重复实验步骤( 2) ( 3)，再做两次实验 . 3数据处理（1）利用纸带计数点间距离x1、x2、x3和相对应的时间，根据第一章用打点计时器测量瞬时速度的方法,得出各计数点的瞬时速度，v1 =(x1+x2)/ 2T、v2=(x2+x3)/ 2

3、Tt其中 0.1s；求出各计数点的瞬时速度后，由加速度的定义：a =v/t 计算出小车做直线运动的加速度a。文档收集自网络，仅用于个人学习（2）将得到的瞬时速度值分别填入下表：小车在几个时刻的瞬时速度位置编号012345时间 t/s00.10.20.30.40.5v1/(m?s-1)v2/(m?s-1)v3/(m?s-1)（3）作出速度时间图象运用“拟合”描点法画 v-t 图象：在科学上 ,为了描述实验中测量量之间的关系,先将其在坐标系中描点 ,然后用一条曲线 (包括直线 )“拟合”这些点 ,使画出的曲线两侧的点数大致相同,这种描点方法叫拟合描点法。文档收集自网络，仅用于个人学习精选学习资料

4、- - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 6 页个人收集整理仅供参考学习2 / 6 每次实验，描出的几个点都大致在一条直线上， 由于实验误差是不可避免的,所以有些点会落在直线的左边,有些点落在了直线的右边，如果是没有误差的理想情况，这些点才能全部落在直线上。需要注意的是,如果在拟合这些点时，发现某一个点离散得较多， 远远偏离了拟合曲线， 则说明此点反映的实验数据存在问题，应重做这一步实验或舍去此点。文档收集自网络，仅用于个人学习（4）作出 v-t 图象，图线的斜率就是小车运动的加速度。4注意事项如使用打点计时器，那么它必须接在68V 的低压交流

5、电源上，如使用电火花计时器，则须接在220V 的交流电源上。注意计时器不宜长时间通电，每次都要及时关闭电源开关。文档收集自网络，仅用于个人学习实验时，先启动打点计时器，待工作稳定后再让纸带运动。另外，复写纸的油面要向下， 纸带从复写纸的下面穿过， 这样纸带上才能够打出点来。复写纸转轴可前后移动，用以改变振针打在复写纸的不同位置上，以保证打出的点清晰，同时也可以充分利用复写纸。 如使用电火花计时器， 使用时，首先检查墨粉纸盘是否已经正确地套在纸盘轴上， 检查两条纸带是否已经正确地穿好，墨粉纸盘是否已经夹在两条纸带之间。文档收集自网络，仅用于个人学习使用打点计时器， 如发现点迹太轻或有拖痕， 应检

6、查打点针是否太短或太长，并予以调整。若使用电火花计时器时发现点迹不清，则需要更换墨粉纸盘。文档收集自网络，仅用于个人学习安装研究匀变速直线运动的实验装置时，初始时要把小车的位置摆正， 使纸带与拉绳的方向一致，且不与计时器的限位槽边相擦。文档收集自网络，仅用于个人学习由于打点周期比较小， 点间距离较小，通常每隔 4 个实际点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为T0.02s50.1s。文档收集自网络，仅用于个人学习范例精析 例 1：一同学在做“探究小车速度随时间变化规律”的实验时，发现纸带上打出的不是圆点，而是如图2-1-3 所示的一些短线，可能是因为( )文档收集自网络，仅用于个人学习A. 打点

7、计时器错接在直流电源上B. 电源电压不稳定C. 电源的频率不稳定D. 打点针压得过紧解析：如果打点计时器错接在直流电源上，其振动片不可能被磁化， 也就不可能引起振针的上下运动而打点，所以A 错；如果电源电压不稳定会影响点迹的清晰度，而电源频率不稳定会引起打点周期的不稳定，所以B、C 均不正确。文档收集自网络，仅用于个人学习当打点计时器的振针压得过紧， 每一个打点周期内就会有较长时间接触并挤压在复写纸上，这样打出的点就变为一段一段的小线段，即打出的点有拖尾现象，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 6 页个人收集整理仅供参考学习

8、3 / 6 所以 D 答案正确。如果打点计时器的振针过松（即振针与复写纸之间的距离过大），可能出现时有时无的点迹，也可能完全没有点痕，即漏点。因此在使用打点计时器前要检查振针到复写纸间的距离是否适中，否则要作适当调整。文档收集自网络，仅用于个人学习拓展： （1）了解实验仪器的结构、工作原理和工作条件是保证实验成功的前提，通过对实验仪器的观察， 掌握新仪器的使用方法， 也是一种重要的实验能力。文档收集自网络，仅用于个人学习（2）使用电火花计时器来分析物体运动情况的实验中：在如下实验步骤中，正确合理的排列顺序为。A把电火花计时器固定在桌子上B安好纸带C松开纸带让物体带着纸带运动D接通 220V 交

9、流电源E按下脉冲输出开关，进行打点在安放纸带时， 要检查墨粉纸盘是否已经正确地套在，还要检查是否夹在两条纸带之间。答案： 合理的顺序应为 ABDEC 。墨粉纸盘应套在纸盘轴上，目的是使它可以转动，均匀地被利用。 墨粉纸盘夹在两条纸带之间，目的是使墨粉纸盘可以更好地转动。文档收集自网络，仅用于个人学习提示：使用电火花计时器实验的操作步骤和打点计时器是相仿的，但电火花打点计时器具有打点清晰、实验误差小的优点。文档收集自网络，仅用于个人学习例 2：某课外兴趣小组在探究小车的速度随时间变化规律的实验中，得到如图 2-1-4 所示的实验纸带， 实验中打点计时器交流电的频率为50Hz，纸带前面的几个点较模

10、糊 , 因此从 A 点开始每打五个点取一个计数点, 其中 B、C、D、E点的对应速度 vB=_m/s, vC=_m/s, vD=_m/s, vE=_m/s, 由此推得 F点的速度 vF=_m/s。小车从 B 运动到 C 的加速度 a1=_m/s2，从 C 运动到 D 的加速度 a2=_m/s2，从 D 运动到 E 的加速度 a3=_m/s2。文档收集自网络，仅用于个人学习解析：根据第一章的方法 , 当时间间隔较短时 ,这段时间内某时刻的瞬时速度可以认为是这段时间内的平均速度，即 B 点的瞬时速度为 A、C 两点间的平均速度，其余类推。文档收集自网络，仅用于个人学习由题意可知 ,每两个计数点之间

11、的时间间隔为T=0.02 5s=0.1s.B 点的速度为 A、C两点间的平均速度 : vB=xAC/2T=(6.451.40 )/2 0.1=25.25(cm/s) C 点的速度为 B、D两点间的平均速度 : vC=xBD/2T=(10.103.35 )/2 0.1=32.75(cm/s) 同理可得 : vD= 40.25cm/s； vE=47.75cm/s从 B、C、D、E四点的位置关系和速度的关系我们可以提出自己的假设: 速度是越来越大 , 大小之间是否存在一定的规律?利用 v-t 图象对数据进行处理 , 发现相邻相等时间内的速度之差相等.文档收集自网络，仅用于个人学习vCvB=32.75

12、25.25=7.50cm/svDvC=40.2532.75=7.50cm/s vEvD=47.7540.25=7.50cm/s精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 6 页个人收集整理仅供参考学习4 / 6 因此 F 点的速度为 vF =55.20cm/s由加速度的定义： a =v/t 可知小车从 B 运动到 C 的加速度 a1=( vCvB )/T=(32.7525.25)/0.1=75.0cm/s2=0.75m/s2文档收集自网络，仅用于个人学习同理可得：小车从C 运动到 D 的加速度 a2=0.75m/s2小车从 D 运动

13、到 E 的加速度 a3=0.75m/s2所以小车做加速度大小不变的直线运动。拓展： 本题中“从 A 点开始每打五个点取一个计数点”说明O 点不是计数点，而是位移的参考点，且相邻两计数点之间的时间间隔为0.1s, 而不是 0.02s。文档收集自网络，仅用于个人学习能力训练 1根据打点计时器打出的纸带，我们可以从纸带上直接得到的物理量是（AB）A时间间隔B位移C加速度D平均速度2打点计时器振针打点的周期决定于（B ）A交流电压的高低B交流电的频率C永久磁铁的磁性强弱D振针与复写纸间的距离3关于计数点的下列说法中正确的是（ABD ）A用计数点进行测量计算，既方便又可减小误差B相邻计数点间的时间间隔应

14、是相等的C相邻计数点间的距离应是相等的D计数点是从计时器打出的实际点中选出来的，相邻计数点间点迹的个数相等4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(BC)A长木板一定要水平摆放，不能一端高一端低B使小车速度的变化尽可能快一些C使用刻度尺测量长度时，要读到最小刻度的下一位D作 v-t 图时，所描曲线必须经过每一个点5如图 2-1-5 所示为某次实验中打出的一条经过处理后的纸带，图中O 为小车运动的起始点， A 为所选取的第一个计数点，O 点到 A 点之间有部分点不清晰，相邻两个记数点之间有4 个点未画出，电源频率为50Hz，用毫米刻度尺测量后可直接算出（ BC）文档收集自网

15、络，仅用于个人学习A从 O 点到 F 点运动的时间B从 A 点到 F 点运动的平均速度CC 点时的瞬时速度 vCDG 点时的瞬时速度vG6一个滑块沿斜面滑下如图2-1-6 所示，依次通过斜面上的A、B、C、D、E、F 点，已知 AB=6cm，BC=10cm，CD=14cm，DE=18cm，滑块经过相邻两点之间的时间间隔为 2s，求：文档收集自网络，仅用于个人学习（1）滑块在 B、C、D 三点的瞬时速度精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 6 页个人收集整理仅供参考学习5 / 6 （2）寻求图中滑块的运动规律， 推断出 E、F

16、两点间的位移和 E 点的瞬时速度 .vB=4cm/s, vC=6cm/s, vD=8cm/s; xEF=22cm, vE=10cm/s 7在用打点计时器研究小车速度随时间变化规律的实验中，得到一条纸带如图2-1-7 所示.A、B、C、D、E、F、G 为计数点，相邻计数点间时间间隔为0.10s,x1=1.20cm, x 2=1.60cm,x 3=1.98cm, x 4=2.38cm, x 5=2.79cm, x 6=3.18cm.文档收集自网络，仅用于个人学习(1)计算运动物体在 B、C、D、E、F 各点的瞬时速度 .(2)在 2-19 图中作出 v-t 图象,并由图象求物体的加速度.(1) v

17、B=14cm/s, vC=17.9cm/s, vD=21.8cm/s; vE=25.85cm/s ,vF=29.85cm/s.文档收集自网络，仅用于个人学习(2) a=(30.010.0 )/0.5=40.0(cm/s2) 8在利用打点计时器探究小车运动规律的实验中，某同学在打出的纸带上每 5 点取一个记数点，测出每两个相邻记数点间的距离分别为x1、x2、 x6，然后他把纸带上 x1、x2、 x6各段准确地剪成6 段，按如图 2-1-9 那样帖在坐标纸上，彼此不留间隙也不重叠，纸带下端都准确地与横轴重合，x1的左边准确地与纵轴重合，横轴为时间轴，纵轴为速度轴，该同学在这个图中作出了v-t 图象

18、，并由图象求出了加速度a， 请说明他是如何作出速度图象并求出加速度a 的。文档收集自网络，仅用于个人学习每条纸带的宽度代表相等的时间，每条纸带的长度代表这段时间内的位移，而相等时间内的位移就表示这段时间内的平均速度。由于每段时间较短， 所以这段时间中点的速度就是这段时间内的平均速度。取每段纸带上边的中点， 然后过这些点画出 v-t 图象，如图所示 .此图线的斜率就等于加速度a 的大小。文档收集自网络，仅用于个人学习9某研究性学习小组在研究小车在水平薄布面上做减速运动的实验中，所打出的纸带如图 2-13 所示， 纸带上相邻两点对应的时间间隔为0.02s.请你用刻度尺量出相邻两点之间的距离填在下表

19、中：文档收集自网络，仅用于个人学习精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 6 页个人收集整理仅供参考学习6 / 6 s1 s2s3s4s5s6s7s8(1)从纸带上可以确定小车做减速运动的初速度约为_(2)分析纸带及测量的数据，提出一个相关的问题.由表中可知，小车在13 点之间匀速运动的速度就等于小车做减速运动的初速度，约为1.03m/s； （2）例如：小车运动到水平薄布面上速度为什么会减小？小车速度减小的快慢与哪些因素有关？文档收集自网络，仅用于个人学习精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 6 页