探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律

第二章勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究1實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律要探究一個(gè)物體的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律，必須知道物體在不同時(shí)刻的速度，但直接測(cè)量物體的速度是不容易的．請(qǐng)同學(xué)們思索一下怎樣利用下面的實(shí)驗(yàn)裝置，探究小車速度隨時(shí)間的變化規(guī)律．

請(qǐng)回憶第一章第4節(jié)（用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度）、仔細(xì)閱讀本節(jié)內(nèi)容并進(jìn)行討論，思考以下問題：

1.電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用

電源的計(jì)時(shí)儀器，當(dāng)電源的頻率為50Hz時(shí)，打點(diǎn)間隔為

s．若每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，則相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為

s.電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作電壓是

V。

2.在進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)時(shí)，是先接通電源還是先釋放小車？

3.在紙帶如何計(jì)算計(jì)數(shù)點(diǎn)附近的瞬時(shí)速度？

4.對(duì)實(shí)驗(yàn)后的數(shù)據(jù)如何處理?1.進(jìn)一步練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器2.會(huì)利用平均速度求瞬時(shí)速度3.會(huì)利用v-t圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并據(jù)此判斷小車的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)1.瞬時(shí)速度的計(jì)算：各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度可用以該點(diǎn)為中間時(shí)刻的一段時(shí)間內(nèi)的平均速度來代替：vn=2.根據(jù)v-t圖像判斷運(yùn)動(dòng)性質(zhì)：用描點(diǎn)法可作出小車的v-t圖像，根據(jù)圖像的形狀可判斷小車的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)3.加速度的計(jì)算：利用v-t圖像的斜率求出小車的加速度要探究一個(gè)物體的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律，必須知道物體在不同時(shí)刻的速度，但直接測(cè)量物體的速度是不容易的．請(qǐng)同學(xué)們思索一下怎樣利用下面的實(shí)驗(yàn)裝置，探究小車速度隨時(shí)間的變化規(guī)律．電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(或電火花計(jì)時(shí)器)、一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板、小車、紙帶、復(fù)寫紙、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、交流電源一、實(shí)驗(yàn)步驟1.如圖所示，把附有滑輪的長(zhǎng)木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上沒有滑輪的一端，連接好電路。2.把一條細(xì)繩拴在小車上，使細(xì)繩跨過滑輪，下邊掛上鉤碼，把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并把紙帶的一端固定在小車的后面。3.把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，接通電源后，釋放小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一行小點(diǎn)。4.換上新的紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次。5.增減所掛鉤碼，按以上步驟再做兩次實(shí)驗(yàn)。

二、數(shù)據(jù)處理1.表格法(1)從幾條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶，舍掉開始一些比較密集的點(diǎn)，在后面便于測(cè)量的地方找一個(gè)點(diǎn)，作為計(jì)數(shù)始點(diǎn)，以后依次每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，并標(biāo)明0、1、2、3、4…如圖所示。(2)依次測(cè)出01、02、03、04…之間的距離x1、x2、x3、x4…，填入表中。(3)1、2、3、4…各點(diǎn)的瞬時(shí)速度分別為：v1=、v2=

、v3=、v4=…。將計(jì)算得出的各點(diǎn)的速度填入表中。(4)根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，分析速度隨時(shí)間怎么變化。2.圖像法(1)在坐標(biāo)紙上建立直角坐標(biāo)系，橫軸表示時(shí)間，縱軸表示速度，并根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)。(2)畫一條直線，讓這條直線通過盡可能多的點(diǎn)，不在線上的點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，偏差比較大的點(diǎn)忽略不計(jì)，如圖所示。(3)觀察所得到的直線，分析物體的速度隨時(shí)間的變化規(guī)律。(4)據(jù)所畫v-t圖像求出小車運(yùn)動(dòng)的加速度a=。1.木板的粗糙程度不同，摩擦不均勻。2.根據(jù)紙帶測(cè)量的位移有誤差，從而計(jì)算出的瞬時(shí)速度有誤差。3.作v-t圖像時(shí)單位選擇不合適或人為作圖不準(zhǔn)確帶來誤差。1.牽引小車的鉤碼個(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，誤差增大。2.開始釋放小車時(shí)，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。3.先接通電源，等打點(diǎn)穩(wěn)定后，再釋放小車。4.打點(diǎn)完畢，立即斷開電源。5.要防止鉤碼落地，避免小車跟滑輪相碰，在小車到達(dá)滑輪前及時(shí)用手按住。6.要區(qū)分打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的計(jì)時(shí)點(diǎn)和人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)，一般在紙帶上每隔四個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),即時(shí)間間隔為t=0.02×5s=0.1s。7.不要逐次測(cè)量各段位移，應(yīng)盡可能地一次測(cè)量完畢。8.在坐標(biāo)紙上畫v-t圖像時(shí)，注意坐標(biāo)軸單位長(zhǎng)度的選取，應(yīng)使圖像盡量分布在較大的坐標(biāo)平面內(nèi)。熱點(diǎn)1實(shí)驗(yàn)原理及操作【典例1】在研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)操作以下實(shí)驗(yàn)步驟，其中錯(cuò)誤或遺漏的步驟有(遺漏步驟可編上序號(hào)G、H……)A.拉住紙帶，將小車移至靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處放開紙帶，再接通電源B.將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在平板上，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，下面吊著適當(dāng)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勻速運(yùn)動(dòng)F.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(1)所列步驟中有錯(cuò)誤的是：___________________________。(2)遺漏的步驟：_____________________________________。(3)將以上步驟完善后寫出合理的步驟順序：_____________?！緲?biāo)準(zhǔn)解答】(1)步驟A中應(yīng)先通電，再放紙帶，順序不能顛倒；D中取下紙帶前應(yīng)先斷開電源；E中操作時(shí)應(yīng)不掛鉤碼。(2)遺漏的步驟G：換上新紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次。(3)步驟完善后，合理的實(shí)驗(yàn)步驟順序?yàn)椋築FECADG答案：(1)A中應(yīng)先通電，再放紙帶；D中取下紙帶前應(yīng)先斷開電源；E中操作時(shí)應(yīng)不掛鉤碼(2)G：換上新紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次(3)BFECADG熱點(diǎn)2

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理【典例2】(2013·天水高一檢測(cè))在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，如圖所示為記錄小車運(yùn)動(dòng)情況的一條紙帶，圖中A、B、C、D、E為相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T＝0.1s。(1)計(jì)算D、C、B各點(diǎn)的瞬時(shí)速度，vD＝______m/s，vC＝______m/s，vB＝______m/s。(2)在如圖所示坐標(biāo)系中作出小車的v-t圖像，并根據(jù)圖像求出a＝______?！緲?biāo)準(zhǔn)解答】(1)若時(shí)間較小，平均速度可以代替某點(diǎn)的瞬時(shí)速度。D點(diǎn)的瞬時(shí)速度vD==390cm/s=3.9m/sC點(diǎn)的瞬時(shí)速度vC==264cm/s=2.64m/sB點(diǎn)的瞬時(shí)速度vB=