21探究小車速度隨時間變化的規(guī)律

1、2.1實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律 物體的運動是最普遍的現(xiàn)象放眼所見，人們跳遠助跑、驅車追趕、高山速降在自然界，月亮盈虧，雄鷹翱翔、獵豹捕食，海豚嬉戲這些運動中都有速度的變化那么，物體的運動速度存在什么變化規(guī)律呢？怎樣探索復雜運動蘊含的規(guī)律呢？1實驗目的： 探究小車運動的速度隨時間變化的規(guī)律2實驗器材： 打點計時器、一端附有定滑輪的長木板、小車、紙帶、細繩、鉤碼、刻度尺、學生電源一、實驗設計知識精析一、實驗步驟1.把附有滑輪的長木板放在實驗桌上，把打點計時器固定在長木板上不帶滑輪的一側，將細繩繞過滑輪，下端掛適當?shù)你^碼，將紙帶連在小車后面，并穿過打點計時器.2.將小車停在靠近打點計時器的

2、位置，啟動打點計時器，釋放紙帶，打點計時器在紙帶上打下一行小點，然后關閉電源，取下紙帶.3.換上紙帶重復操作兩次.4.在三條紙帶中選擇一條最清晰的，舍棄開頭一些過于密集的點，找一個適當點作為計時起點.5.選擇相隔0.1 s的若干計數(shù)點進行測量，把數(shù)據(jù)填入設計好的表格.6.增減所掛鉤碼數(shù)，再做兩次實驗.二、數(shù)據(jù)分析1.根據(jù)實驗記錄數(shù)據(jù)，計算出各計數(shù)點瞬時速度，填入表中.2.以速度v為縱軸，時間t為橫軸，建立直角坐標系，根據(jù)表中數(shù)據(jù)描點，將這些點連成一條直線.連線時應使盡量多的點落在直線上，不在直線上的點要盡量對稱分布在直線兩側.誤差較大的點可舍去.3.分析vt圖象，描述出小車運動速度隨時間變化的

3、規(guī)律.三、注意事項1.開始釋放小車時，應使小車靠近打點計時器.2.先接通電源，等打點穩(wěn)定后，再釋放小車.3.取下紙帶前，先斷開電源.5.要防止鉤碼落地，避免小車跟滑輪相碰，當小車到達滑輪前及時用手按住.6.要區(qū)分打點計時器打出的計時點和人為選取的計數(shù)點，一般在紙帶上每隔4個點取一個計數(shù)點，即時間間隔T0.025 s0.1 s.7.在坐標紙上畫vt圖象時，注意坐標軸單位長度的選取，使圖象分布在坐標平面的大部分面積.四、誤差分析1.根據(jù)紙帶測量的位移有誤差.2.根據(jù)位移計算的瞬時速度有誤差.3.木板的粗糙程度并非完全相同.方法指導一、根據(jù)紙帶判斷物體速度隨時間變化的規(guī)律例1 在“探究小車速度隨時間

4、變化的規(guī)律”的實驗中，圖72甲給出了從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 cm.那么： 圖72甲(1)在計時器打出點1,2,3,4,5時，小車的速度分別為：v116.50 cm/s，v2_cm/s，v326.30 cm/s， v431.35 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(2)利用描點法作出vt 圖象，如圖72乙所示.圖72乙(3)小車運動的vt圖象是一條傾斜向

5、上的直線，說明速度隨時間均勻增加，它們是“線性關系”.答案 (1)21.4036.30(2)如圖72乙所示二、根據(jù)紙帶求勻變速直線運動的加速度例2 某同學在“探究小車運動速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，用打點計時器記錄被小車拖動的紙帶的運動情況，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73甲所示，每兩個相鄰的計數(shù)點之間的時間間隔為0.1 s.圖73甲(1)若從紙帶上打A點的時刻開始計時，將B、C、D、E、F各個時刻的瞬時速度標在如圖73乙所示的坐標紙上，并畫出小車的瞬時速度隨時間變化的關系圖線圖73乙(2)計算加速度的大小是多少？根據(jù)計算得出的速度及其對應的時

6、刻，得到如圖73丙所示的5個圓點，用描點法作出的小車瞬時速度隨時間變化的關系圖線如圖73 丙所示圖73丙例1在探究小車速度隨時間變化的規(guī)律的實驗中，按照實驗進行的先后順序，將下述步驟的代號填在橫線上_A把穿過打點計時器的紙帶固定在小車后面B把打點計時器固定在木板上沒有滑輪的一端，并連好電路C換上新的紙帶，再重做兩次D把長木板平放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面E使小車停在靠近打點計時器處，接通電源，放開小車，讓小車運動F把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，下邊吊著合適的鉤碼G斷開電源，取出紙帶答案：DBFAEGC解析：正確的實驗步驟是：把長木板平放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面；把打點計時器固定在

7、木板的沒有滑輪的一端，并連好電路；把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，另一端吊合適的鉤碼；把穿過打點計時器的紙帶固定在小車后面；使小車停在靠近打點計時器處，先接通電源，再放開小車，讓小車運動；打完一條紙帶，斷開電源，取下紙帶；換上新紙帶，再重做兩次即順序為：DBFAEGC.變式訓練1關于探究小車速度隨時間變化的規(guī)律的實驗，下列說法正確的是()A電磁打點計時器使用的可以是直流電源，也可以是交流電源B實驗時應使紙帶從復寫紙的下方穿過C實驗時要先接通電源后再放開紙帶D開始打點前，小車應離打點計時器遠一些答案：BC解析：電磁打點計時器使用的是低壓交流電源；開始打點前應將小車停在靠近打點計時器的位置；

8、實驗時應把紙帶放在復寫紙下方，先接通電源，待打點穩(wěn)定后再放開紙帶例2在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，如下圖給出了從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：x11.40cm，x21.90cm，x32.38cm，x42.88cm，x53.39cm，x63.87cm.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速度時間圖象(3)分析小車運動速度隨時間變化的規(guī)律答案：(1)16.5021.4026.3031.3536.

9、30(2)見解析(3)v隨t均勻增加(2)利用描點法作出vt圖象，如下圖所示(3)小車運動的vt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”變式訓練2某同學在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，用打點計時器記錄了被小車拖動的紙帶的運動情況，在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共七個計數(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0.10s.(1)試根據(jù)紙帶上各個計數(shù)點間的距離，計算出打下B、C、D、E、F五個點時小車的瞬時速度，并將各個速度值填入下式(要求保留三位有效數(shù)字)vB_m/s，vC_m/s，vD_m/s，vE_m/s，vF_m/s，(

10、2)將B、C、D、E、F各個時刻的瞬時速度標在下圖所示的坐標紙上，并畫出小車的瞬時速度隨時間變化的關系圖線(3)根據(jù)第(2)問中畫出的vt圖線，求出小車運動的加速度為_m/s2.(保留兩位有效數(shù)字)答案：(1)0.4000.4790.5600.6400.721(2)見解析(3)0.80(0.02)(2)利用描點法，先描出不同時刻各點的速度，再畫出速度時間圖線，并讓盡可能多的點位于這條直線上，如圖所示例3下圖是某同學用打點計時器研究物體運動規(guī)律時得到的一段紙帶根據(jù)圖中的數(shù)據(jù)，計算物體在AB段、BC段、CD段和DE段的平均速度大小，判斷物體運動的性質由以上計算數(shù)據(jù)可以判斷出：在誤差允許的范圍內，物

11、體先加速運動，后勻速運動規(guī)律總結：判斷物體運動情況的方法是：(1)直接由紙帶上打的點的疏密程度粗略判斷(2)先算出各段的平均速度，再由平均速度的大小判斷(3)利用所畫出的vt圖線，直觀地判斷變式訓練3一物體從某點由靜止出發(fā)，沿x軸做直線運動，為了研究物體的運動規(guī)律，某同學記錄了它在各個時刻的速度如下表：時間t/s01234567瞬時速度v/(ms1)3210-1-2-2-2(1)判斷該物體的總體運動性質是_(2)該物體35s內的加速度大小是_m/s2.答案：先減速后反向加速，最后反向勻速運動1例4在做“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗的下列方法中，有利于減小實驗誤差的是()A選取計數(shù)點，把

12、每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、點間間隔適當?shù)哪且徊糠贮c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答案：ACD解析：選取計數(shù)點可以使用于測量和計算的相鄰點間的間隔增大，在用刻度尺測量這些點間的間隔時，在一次測量絕對誤差基本相同的情況下，相對誤差較小因此，選項A是正確的在此實驗中，如果小車的加速度過小，打出的點就會很密，長度測量的相對誤差就較大，測量的準確度就會降低所以，使小車的加速度略大些好如果每5個點取一個計數(shù)點，那么以能在紙帶上50cm長度內清楚地取出七八個計數(shù)點為宜因此，選項B是錯誤的為了減少長度測量的

13、相對誤差，舍去紙帶上過于密集、甚至分辨不清的點是必要的應該利用點跡清晰、點間間隔適當?shù)哪且徊糠贮c進行測量、計算因此，選項C是正確的但應注意，紙帶上不僅開頭的點很密集，末端的點往往也很密集，這是在用手阻止小車運動時造成的手接觸小車后，小車已不再按照原有的規(guī)律運動，點的分布規(guī)律也隨之發(fā)生了變化，這部分點也應舍去如果實驗中所選用的長木板各部分的平整程度、光滑程度不同，小車將做非勻變速直線運動，在不同段上運動的加速度不同，這已不再是教材上所要求的實驗內容，計算出來的加速度值的誤差會很大所以，在實驗中對所用長木板進行檢查、挑選是必要的，選項D正確所以說法正確的是A、C、D.規(guī)律總結：誤差主要分為系統(tǒng)誤差

14、和偶然誤差兩種，裝置原理上的近似帶來的誤差為系統(tǒng)誤差，可以通過選擇合適的裝置來減小系統(tǒng)誤差，讀數(shù)等因素帶來的偶然誤差，應通過準確讀數(shù)來降低，測量值越大，相對誤差越小變式訓練4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的相對誤差，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舍去紙帶上較密集的點，然后選取計數(shù)點，進行計算答案：BCD解析：牽引小車的鉤碼個數(shù)要適當，以免加速度過大使紙帶上的點太少，或者加速度太小，而使紙帶上的點太多，都會使誤差增大，故A不對B對

15、；從多條紙帶中選出點跡清晰的點，并舍去一些開始比較密集的點，便于測量和計算故CD都對一、實驗1用_研究小車在重物牽引下的運動，探究小車速度隨_的變化規(guī)律2把一端附有_的長木板平放在實驗桌上，并使滑輪伸出_，把_固定在長木板上遠離_的一端，連接好電路3把一條細繩拴在小車上，使細繩跨過_，下邊掛上_的鉤碼，放手后，看小車能否在木板上平穩(wěn)地加速滑行，然后把紙帶穿過_，并把紙帶的另一端固定在_4把小車停在打點計時器處，先接通_，后釋放_，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一系列小點，換上_，重復實驗三次二、數(shù)據(jù)處理5選擇紙帶，方法是從三條紙帶中選擇一條_，舍掉_一些_的點，在后邊便于測量的地方找一個開始點來確定_三、作速度時間圖象6作vt圖象時，對于每次實驗，描出的幾個點都_落在一條_線上，如果是沒有_的理想情況，代表小車速度與時間關系的點真的能夠_落在某條_線上小車運動的vt圖象是一條_自主校對：一、1.打點計時器時間2.定滑輪桌面打點計時器滑輪3.滑輪合適打點計時器限位孔小車的后面4.電源小車新紙帶二、5.最清晰的開頭比較密集計數(shù)點三、6.大致直實驗誤差全部直傾斜的直線1在下列器材中，選出“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中所需要的器材，將其序號填在橫線上_打點計時器天平低壓交流電源低壓直流電源細線和紙帶鉤碼和