人教版必修第一冊第二章1實(shí)驗(yàn)探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律學(xué)案

1實(shí)驗(yàn):探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律［學(xué)習(xí)目標(biāo)］.知道實(shí)驗(yàn)?zāi)康模f出實(shí)驗(yàn)中各器材的作用，正確安裝器材并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。.會選擇點(diǎn)跡清晰的紙帶，標(biāo)出合理的計(jì)數(shù)點(diǎn)，會近似計(jì)算各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度。.能建立標(biāo)度合適的v-t坐標(biāo)系,并正確地描點(diǎn),能擬合圖像中的點(diǎn),作出v-t圖像,能根據(jù)圖像判斷小車速度隨時(shí)間變化的特點(diǎn)。.經(jīng)歷從提出問題到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，獲取數(shù)據(jù)，再擬合圖像，獲得結(jié)論，體會科學(xué)探究的過程。一、實(shí)驗(yàn)原理按如圖所示的裝置，利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的一系列的點(diǎn)，來探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律。二、實(shí)驗(yàn)器材電火花計(jì)時(shí)器（或電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器）、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細(xì)繩、槽碼、刻度尺、導(dǎo)線、220V交流電（或?qū)W生電源）、復(fù)寫紙等。三、實(shí)驗(yàn)步驟.按照實(shí)驗(yàn)原理圖中的實(shí)驗(yàn)裝置,把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長木板無滑輪的一端,接好電源。.把一細(xì)繩系在小車上,細(xì)繩繞過滑輪，下端掛合適的槽碼，紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，固定在小車后面。.把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置,接通電源,放開小車。.小車運(yùn)動一段時(shí)間后，斷開電源,取下紙帶。.換紙帶重復(fù)三次實(shí)驗(yàn),選擇一條比較理想的紙帶進(jìn)行測量分析。四、數(shù)據(jù)處理.對紙帶進(jìn)行測量及計(jì)算⑴從紙帶中選取便于測量的點(diǎn)作為計(jì)數(shù)起始點(diǎn)，以后依次每5個(gè)（或少于5個(gè)）點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，并標(biāo)明0、1、2、3、4、5、…，測量各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0點(diǎn)的距離Xi、X2、X3、X.］、X5、…。⑵分別計(jì)算出與所求點(diǎn)相鄰的兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離AX尸Xi,AX2=X2-X1,△X3=X3-X2,△X4=X4-X3,△X5=X5-X4,如圖所示。⑶各計(jì)數(shù)點(diǎn)對應(yīng)的瞬時(shí)速度用平均速度來代替，即v產(chǎn)空產(chǎn)、V小竺聯(lián)、…（其中T為相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔,若每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),則T=0.1s,填入表格中標(biāo)有“w”的一行）。⑷同理,計(jì)算增減槽碼后兩次實(shí)驗(yàn)的速度,分別填入表格中標(biāo)有和“V3”的兩行內(nèi)。位置編號012345???時(shí)間t/sVi/(m?s-1)v2/(m?s1)v3/(m?s-1).作出小車運(yùn)動的v-1圖像⑴定標(biāo)度:坐標(biāo)軸的標(biāo)度選取要合理,應(yīng)使圖像大致布滿坐標(biāo)紙。(2)描點(diǎn):在坐標(biāo)紙上描出“vj一行中各個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的位置。⑶連線:用一條平滑的曲線或直線“擬合”這些點(diǎn)，讓這條線通過盡可能多的點(diǎn),不在線上的點(diǎn)大致均勻分布在曲線的兩側(cè)。作出v-t圖像。(4)同理，作出V2-t圖像、V3-t圖像。.數(shù)據(jù)分析如果畫出的v-t圖像是一條傾斜的直線,說明小車做速度均勻變化的直線運(yùn)動，圖像和縱軸的交點(diǎn)表示開始計(jì)時(shí)時(shí)小車的速度一一初速度。五、誤差分析產(chǎn)生原因減小方法偶然根據(jù)紙帶測量的位測量各計(jì)數(shù)點(diǎn)到起始點(diǎn)的距離,而不是直誤移有誤差接測量相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離差系統(tǒng)長木板的粗糙程度盡量選用粗糙程度均勻的長木板誤不完全相同差六、注意事項(xiàng).牽引小車的槽碼個(gè)數(shù)要適當(dāng)，以免加速度過大而使紙帶上的點(diǎn)太少,或者加速度太小,而使各段位移差別不大,使誤差增大。.開始釋放小車時(shí),應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。.先接通電源,等打點(diǎn)穩(wěn)定后,再釋放小車。.打點(diǎn)完畢,立即關(guān)閉電源。當(dāng)小車到達(dá)滑輪前及時(shí)用手按住,避免小車跟滑輪相碰。.為了便于測量,舍掉紙帶開頭點(diǎn)跡密集部分,選取適當(dāng)?shù)挠?jì)數(shù)點(diǎn)（注意計(jì)數(shù)點(diǎn)與計(jì)時(shí)點(diǎn)的區(qū)別），弄清楚所選的時(shí)間間隔To.畫v-t圖像時(shí)，注意坐標(biāo)軸單位長度的選取,應(yīng)使圖像大致布滿坐標(biāo)紙。類型一器材選擇與實(shí)驗(yàn)操作［典例1］某同學(xué)在做“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)時(shí),由于他的同伴不太明確該實(shí)驗(yàn)的目的及原理，他從實(shí)驗(yàn)室里借取了如下器材：⑴上面圖片中哪些器材是多余的：（請回答儀器名稱）。（多選）⑵某同學(xué)做此實(shí)驗(yàn)時(shí)步驟如下：A.將小車移至靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處,放開小車,再接通電源B.將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長木板上,并接好電路C.把一條細(xì)繩拴在小車上,細(xì)繩跨過定滑輪,下面掛上適當(dāng)?shù)牟鄞aD.小車停止運(yùn)動后,直接取下紙帶E.將紙帶固定在小車尾部,并穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔F.換上新紙帶，重復(fù)操作三次，然后從各紙帶中選取一條清晰的進(jìn)行數(shù)據(jù)處理其中錯(cuò)誤或遺漏的步驟有和。（只需填序號）（3）將（2）中的步驟完善后，合理的順序是。解析：(1)實(shí)驗(yàn)中不需要測質(zhì)量，故不需要天平；所用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是電火花計(jì)時(shí)器,故不需要學(xué)生電源。⑵其中錯(cuò)誤或遺漏的步驟有:A.應(yīng)該先接通電源,然后再釋放小車,這樣可以保持打點(diǎn)的穩(wěn)定以及提高紙帶的利用率，盡量多在紙帶上打點(diǎn);D.在結(jié)束后應(yīng)先斷開電源再取走紙帶。⑶實(shí)驗(yàn)步驟要遵循先安裝器材后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的原則，故正確的操作步驟為BECADFo答案：(1)天平、學(xué)生電源(2)AD(3)BECADF類型二實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理［典例2］在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，如圖甲所示為一次記錄小車運(yùn)動情況的紙帶，圖中A、B、C、D、E為相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)(A點(diǎn)為第一個(gè)點(diǎn))，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.1so(1)根據(jù)計(jì)算各點(diǎn)的瞬時(shí)速度，則vD=m/s,vc=m/s,vB=m/so⑵在如圖乙所示坐標(biāo)系中畫出小車的v-t圖線。乙⑶將圖線延長與縱軸相交，交點(diǎn)的物理意義是O解析：(1)根據(jù)時(shí)間較短時(shí),某段時(shí)間內(nèi)的平均速度可以代替其間某時(shí)刻的瞬時(shí)速度,可得D點(diǎn)的瞬時(shí)速度xCE(105.60-27.60)xl0-2mn八八/

C點(diǎn)的瞬時(shí)速度Vc-^=2.64m/s,_%BD(60.30-7.50)x10Vc-^=2.64m/s,2T2x0.isB點(diǎn)的瞬時(shí)速度_XAc_27.60X10-2_XAc_27.60X10-2Vr2T2X0.IS=1.38m/so⑶將圖線延長后，與縱軸交點(diǎn)的對應(yīng)速度表示零時(shí)刻小車經(jīng)過A點(diǎn)的速度大小。答案：(1)見解析3.902.641.38⑵圖見解析⑶表示零時(shí)刻小車經(jīng)過A點(diǎn)的速度大小數(shù)據(jù)處理的規(guī)范要求(1)處理紙帶時(shí),一定要分清計(jì)時(shí)點(diǎn)和計(jì)數(shù)點(diǎn)，搞清計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間