高中物理2.1實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律導學案新人教版必修

1、實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律班 級 學號 姓名 【學習目標】1學會使用打點計時器并掌握數(shù)據(jù)的處理方法2能運用vt圖象探究小車速度隨時間變化的規(guī)律【學法指導】 1. 數(shù)據(jù)采集的方法：不要直接去測量兩個計數(shù)點間的距離，而是要量出各個計數(shù)點到計時零點的距離x1，x2，x3，然后再算出相鄰的兩個計數(shù)點間的距離x1x1，x2x2x1，x3x3x2，x4x4x3，這樣可以減小相對誤差；2體會科學實驗探究的科學研究方法?！菊n前導學】(1)取一條點跡清晰的紙帶，舍去開頭一些過于 的點(2)在紙帶上每隔相等時間(如每 個點)取一個計數(shù)點，明確計時間隔T.(如T0.1 s)(3)用veq xto(v)eq

2、f(x,2T)計算一段位移x上中點時刻的 (4)以 為縱軸， 為橫軸建立坐標系，描點后根據(jù)點跡分布規(guī)律擬合圖線. 【課堂導學】 知識點一、實驗操作問題例1 在測定勻變速直線運動加速度的實驗中，某同學操作中有以下實驗步驟：A拉住紙帶，將小車移至靠近打點計時器處，先放開紙帶，再接通電源；B將打點計時器固定在平板上，并接好電路；C把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，下面吊著適當重的鉤碼；D取下紙帶；E將平板一端抬高，輕推小車，使小車能在平板上做加速運動；F將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔；(1)其中錯誤或遺漏的步驟有(遺漏步驟可編上序號G、H、)_(2)將以上步驟完善并按合理順序寫在

3、橫線上：_.知識點二、實驗數(shù)據(jù)的處理例2 在探究勻變速直線運動的實驗中，算出小車經(jīng)過各計數(shù)點的瞬時速度如下表所示：計數(shù)點序號123456計數(shù)點對應的時刻(s)0.100.200.300.400.500.60通過計數(shù)點的速度v(cm/s)44.062.081.0100.0110.0168.0為了計算加速度，合理的方法是()A根據(jù)任意兩計數(shù)點的速度，用公式aeq f(v,t)算出加速度B根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出vt圖象，量出其傾角，由公式atan 求出加速度C根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出vt圖象，由圖象上相距較遠的兩點所對應的速度、時間，用公式aeq f(v,t)算出加速度D依次算出通過連續(xù)兩計數(shù)點間的加速度，算出平

4、均值作為小車的加速度方法總結：(1)取一條點跡清晰的紙帶，舍去開頭一些過于密集的點(2)在紙帶上每隔相等時間(如每5個點)取一個計數(shù)點，明確計時間隔T.(如T0.1 s)(3)用eq f(x,t)計算一段位移x上某點的瞬時速度(4)以速度v為縱軸，時間t為橫軸建立坐標系，描點后根據(jù)點跡分布規(guī)律擬合圖線. 知識點三、利用vt圖象判斷運動性質例3 在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，如圖給出了從0點開始，每5個點取一個計數(shù)點的紙帶，其中0、1、2、3、4、5、6都為計數(shù)點測得x11.40 cm，x21.90 cm，x32.38 cm，x42.88 cm，x53.39 cm，x63.87 c

5、m，那么：(1)在計時器打出點1、2、3、4、5時，小車的速度分別為：v1_ cm/s，v2_ cm/s，v3_ cm/s，v4_ cm/s，v5_ cm/s.(2)在平面直角坐標系中作出vt圖象(3)分析小車運動速度隨時間變化的規(guī)律方法總結： (1)計算計數(shù)點的速度可用刻度尺量出與被測量點前后相鄰的兩個點間的距離x，這段時間t2T(T為打相鄰兩點的時間間隔)，利用veq f(x,t)就可以算出物體在這段時間內(nèi)的平均速度，根據(jù)前面的學習我們知道可以把它作為該點的瞬時速度總結得出結論：veq xto(v)eq f(x,2T)(2)作vt圖線建立直角坐標系，橫軸表示時間，縱軸表示速度根據(jù)實驗所得的

6、數(shù)據(jù)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，或讓所描的點均勻分布在直線的兩側. 【課堂強化】強化訓練1、在實驗中，若某同學打出的點如圖所示，在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個計數(shù)點，其相鄰點間的距離如圖所示，每兩個相鄰的計數(shù)點之間的時間間隔為0.10 s. (1)計算出打下B、C、D、E、F五個點時小車的瞬時速度(要求小數(shù)點后保留三位有效數(shù)字)：vB_ m/s，vC_ m/s，vD_ m/s，vE_ m/s，vF_ m/s.(2)將B、C、D、E、F各個時刻的瞬時速度標在圖213所示的坐標紙上，并畫出小車的瞬時速度隨時間變化的關系圖線圖213(3)分析小車的運動特點強

7、化訓練2、某實驗小組在用打點計時器研究勻變速直線運動規(guī)律的實驗中，得到一條紙帶如圖a所示，A、B、C、D、E、F、G為計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間時間間隔為0.10 s，利用刻度尺已經(jīng)測量得到x11.20 cm，x21.60 cm，x31.98 cm，x42.38 cm，x52.79 cm，x63.18 cm.圖a(1)根據(jù)給出的實驗數(shù)據(jù)，判斷該實驗小組使用的刻度尺的最小刻度是什么？(2)計算運動物體在B、C、D、E、F各點的瞬時速度(3)在圖b中作出vt圖象，并由圖象求物體的加速度圖b【課后鞏固】 A 卷1. 采取下列哪些措施，有利于減小由于紙帶受到的摩擦而產(chǎn)生的誤差()A改用直流6 V電源B降低電

8、源電壓C使用平整不卷曲的紙帶D使物體運動的方向與紙帶在同一條直線上2. 在探究小車速度隨時間變化的規(guī)律的實驗中，下列說法正確的是()A通過調節(jié)，使小車、紙帶、細繩和定滑輪上邊緣在一條直線上B坐標軸單位長度越小越好C開始前要先開電源后松紙帶，打完點要先斷開電源后取紙帶D鉤碼的質量越大越好3甲、乙、丙三個物體從同一地點沿一直線運動，圖213其vt圖象如圖213所示，則它們的初速度分別為_m/s、_m/s和_m/s，甲做_運動，乙做_運動，丙做_運動，圖中P點的物理意義是_圖2144如圖214所示是某質點做直線運動的vt圖象，讀圖回答下列問題：(1)盡可能詳細地描述質點分別在AB、BC、CD段的運動

9、(2)質點在2 s末的速度多大？5某同學用圖215所示的實驗裝置研究小車在斜面上的運動實驗步驟如下：圖215a安裝好實驗器材b接通電源后，讓拖著紙帶的小車沿平板斜面向下運動，重復幾次選出一條點跡比較清晰的紙帶，舍去開始密集的點跡，從便于測量的點開始，每兩個打點間隔取一個計數(shù)點，如圖216中0、1、26點所示圖216c測量1、2、36計數(shù)點到0計數(shù)點的距離，分別記作：x1、x2、x3x6.d通過測量和計算，該同學判斷出小車沿平板做勻加速直線運動e分別計算出x1、x2、x3x6與對應時間的比值v1、v2、v3v6.f以v為縱坐標、t為橫坐標，標出v與對應時間t的坐標點，畫出vt圖線結合上述實驗步驟

10、，請你完成下列問題：(1)實驗中，除打點計時器(含紙帶、復寫紙)、小車、平板、鐵架臺、導線及開關外，在下面的儀器和器材中，必須使用的有_和_(填選項代號)A電壓合適的50 Hz交流電源 B電壓可調的直流電源C刻度尺D秒表E天平F重錘(2)將最小刻度為1 mm的刻度尺的0刻線與0計數(shù)點對齊，0、1、2、5計數(shù)點所在位置如圖217所示，則x2_ cm，x5_ cm.圖217(3)該同學在圖218中已標出1、3、4、6計數(shù)點對應的坐標，請你在該圖中標出與2、5兩個計數(shù)點對應的坐標點，并畫出vt圖線(4)根據(jù)vt圖線判斷，在打0計數(shù)點時，小車的速度v0_ m/s；它在斜面上運動的加速度a_ m/s2.

11、圖218B 卷6.在利用打點計時器探究小車的速度隨時間變化規(guī)律的實驗中，關于計數(shù)點間的時間間隔下列說法中正確的是(打點周期為0.02 s)()A每隔四個點取一個計數(shù)點，則計數(shù)點間的時間間隔為0.10 sB每隔四個點取一個計數(shù)點，則計數(shù)點間的時間間隔為0.08 sC每五個點取一個計數(shù)點，則計數(shù)點間的時間間隔為0.10 sD每五個點取一個計數(shù)點，則計數(shù)點間的時間間隔為0.08 s7關于“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗操作，下列說法中錯誤的是()A長木板不能側向傾斜，也不能一端高一端低B在釋放小車前，小車應緊靠在打點計時器上C應先接通電源，待打點計時器開始打點后再釋放小車D要在小車到達定滑輪前

12、使小車停止運動8在實驗過程中，對減小實驗誤差來說，下列方法中有益的是()A選取計數(shù)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舍去紙帶上密集的點，只利用點跡清晰、點與點間隔適當?shù)哪且徊糠诌M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9在探究小車的速度隨時間變化的規(guī)律的實驗中，為了減小測量小車運動加速度時的誤差，下列措施中哪些是有益的()A使小車運動的加速度盡量小一些B適當增加掛在細繩下的鉤碼的個數(shù)C在同樣條件下打出多條紙帶，選其中一條最理想的進行測量和計算D舍去紙帶上比較密集的點，然后選取計數(shù)點，進行計算10為了研究小車的運動，某同學用小車拖著紙帶通過

13、打點計時器打下了一系列的點，測得：小車前0.1 s前進了5 cm,0.3 s末到0.35 s末前進了0.92 cm，前進總長度為10 cm，共用了0.4 s則下列說正確的是()A小車在10 cm全過程的平均速度是0.25 m/sB小車在前0.35 s的平均速度是0.17 m/sC小車在0.1 s末的瞬時速度約為0.5 m/sD無法知道小車在0.3 s末的瞬時速度11在探究小車速度隨時間變化的規(guī)律實驗中，如圖216所示為一次記錄小車運動情況的紙帶，圖中A、B、C、D、E為相鄰的計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間的時間間隔T0.1 s.圖216(1)根據(jù)_計算各點瞬時速度，且vB_ m/s，vC_ m/s，vD

14、_ m/s.(2)在圖217所示坐標中作出小車的vt圖線，并根據(jù)圖線求出a_m/s2.圖217(3)將圖線延長與縱軸相交，交點的速度是_m/s，此速度的物理意義是_12用接在頻率為50 Hz的交流電源上的打點計時器，測定小車的運動情況某次實驗中得到一條紙帶，從比較清晰的點數(shù)起，每五個計時點取一個計數(shù)點，分別標明0、1、2、3.量得0與1兩點間距離為x130 mm,2與3兩點間的距離為x350 mm，則小車在0與1兩點間平均速度為v1_m/s，在2與3兩點間的平均速度v2_m/s，據(jù)此可判斷小車做_【參考答案】【課前導學】(1) 密集 (2) 5 (3) 瞬時速度(4) 速度v，時間t【課堂導學

15、】例1(1)A中應先通電，再放紙帶；D中取下紙帶前應先斷開電源；補充步驟G：換上新紙帶，重復三次；(2)步驟順序為：EBFCADG例2答案C例3解析(1)顯然，兩相鄰的計數(shù)點之間的時間間隔為t50.02 s0.1 s對應各點的速度分別為：v1eq f(x1x2,2T)eq f(1.401.90,20.1) cm/s16.50 cm/s，v2eq f(x2x3,2T)eq f(1.902.38,20.1) cm/s21.40 cm/s，v3eq f(x3x4,2T)eq f(2.382.88,20.1) cm/s26.30 cm/s，v4eq f(x4x5,2T)eq f(2.883.39,20

16、.1) cm/s31.35 cm/s，v5eq f(x5x6,2T)eq f(3.393.87,20.1) cm/s36.30 cm/s.(2)利用描點法作出vt圖象，如下圖所示(3)小車運動的v-t圖象是一條傾斜的直線，說明速度隨時間均勻增加，它們成“線性關系”答案見解析【課堂強化】強化訓練1、答案(1)0.4000.4790.5600.6400.721 (2)如下圖所示(3)小車的速度隨時間均勻增加成“線性關系”強化訓練2、答案見解析解析(1)因為給出的測量長度的數(shù)據(jù)都是以厘米為單位，小數(shù)點后保留兩位有效數(shù)字，即精確到了毫米，最后的一位是估讀出來的，所以刻度尺的最小刻度是毫米(2)某一點的

17、瞬時速度等于相鄰兩點間的平均速度，根據(jù)平均速度的定義可以求得：vB14 cm/s，vC17.9 cm/s，vD21.8 cm/s，vE25.85 cm/s，vF29.85 cm/s.(3)根據(jù)上一問計算出來的速度，在坐標系中可確定5個不同時刻的對應速度，描出5個點，用平滑曲線連接各點，作出圖象如下圖所示vt圖象的斜率表示物體運動的加速度，在圖上取相距較遠的兩個點的坐標代入加速度公式進行計算，可得a39.6 cm/s2.【課后鞏固】1答案CD2答案AC3答案024勻加速直線勻速直線勻減速直線在第2 s末，甲、乙、丙的速度相同4答案(1)AB段質點做加速運動，在4 s時間內(nèi)從初速度5 m/s 均勻增加到15 m/s；BC段質點以15 m/s的速度做勻速運動，歷時4 s；CD段質點做減速運動，在2 s時間內(nèi)從初速度15 m/s均勻減小到0.(2)質點在2 s末的速度為10 m/s.5答案(1)還需要的實驗器材有電壓合適的50 Hz交流電源和刻度尺；(2)用毫米刻度尺讀數(shù)，注意要估讀一位，則x22.98