【人教版】高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源-探究小車速度隨時(shí)間變化規(guī)律學(xué)案

其次章運(yùn)動(dòng)的描述§2.1試驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間的變化規(guī)律（學(xué)案）班級(jí)學(xué)號(hào)姓名一、考點(diǎn)自學(xué)一、試驗(yàn)?zāi)康挠么螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器爭(zhēng)辯小車在重物牽引下的運(yùn)動(dòng)，探究小車速度隨時(shí)間的變化規(guī)律．二、試驗(yàn)原理1．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶能記錄運(yùn)動(dòng)物體在不同時(shí)刻的位置．2．求紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度一般用一小段時(shí)間內(nèi)的平均速度代替．3．用描點(diǎn)法畫出小車的vt圖象，圖線的傾斜程度表示加速度的大小，假如vt圖象是一條傾斜的直線，說明物體的速度是均勻變化的．三、試驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，一端附有滑輪的長(zhǎng)木板，小車、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、溝通電源．四、試驗(yàn)步驟1．如圖所示，把附有滑輪的長(zhǎng)木板放在試驗(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，下邊掛上合適的鉤碼，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)器的位置，先接通電源，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系列小點(diǎn)．4．更換紙帶，重復(fù)操作兩次．5．增減鉤碼個(gè)數(shù)，再做兩次試驗(yàn)．五、數(shù)據(jù)處理1．表格法(1)從幾條紙帶中選擇一條比較抱負(fù)的紙帶，舍掉開頭一些比較密集的點(diǎn)，在后面便于測(cè)量的地方找一個(gè)開頭點(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…，測(cè)量各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0點(diǎn)的距離x，并記錄填入表中.位置編號(hào)012345時(shí)間t/sx/mv/(m·s－1)(2)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Δx1、Δx2、Δx3….(3)利用一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于這段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求得各計(jì)數(shù)點(diǎn)1、2、3、4、5的瞬時(shí)速度，填入表格中．六、誤差分析產(chǎn)生緣由減小方法偶然誤差依據(jù)紙帶測(cè)量的位移有誤差，從而使依據(jù)位移計(jì)算的瞬時(shí)速度有誤差測(cè)量各計(jì)數(shù)點(diǎn)到起始點(diǎn)的距離而不是直接測(cè)量相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離系統(tǒng)誤差木板的粗糙程度不完全相同盡量選用各處粗糙程度均勻的木板七、留意事項(xiàng)1．開頭釋放小車時(shí)，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器．2．先接通電源，等打點(diǎn)穩(wěn)定后，再釋放小車．3．取下紙帶前，先斷開電源．4．要防止鉤碼落地和小車跟滑輪相撞，當(dāng)小車到達(dá)滑輪前準(zhǔn)時(shí)用手按住它．5．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，而使各段位移無多大差別，從而使測(cè)量誤差增大，加速度的大小以能在50cm長(zhǎng)的紙帶上清楚地取得六、七個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜．6．要區(qū)分打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的點(diǎn)與人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)，一般在紙帶上每五個(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．要舍掉開頭過于密集的點(diǎn)，這樣誤差小．7．在坐標(biāo)紙上畫vt圖象時(shí)，留意坐標(biāo)軸單位長(zhǎng)度的選取要適當(dāng)，應(yīng)使圖線盡量分布在較大的坐標(biāo)平面內(nèi)．二、典例分析：題型一、試驗(yàn)操作例題1、在試驗(yàn)過程中，對(duì)于減小試驗(yàn)誤差來說，下列說法中有益的是()A．選取計(jì)數(shù)點(diǎn)，把每打5個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔作為一個(gè)時(shí)間單位B．使小車運(yùn)動(dòng)的加速度盡量小些C．舍去紙帶上密集的點(diǎn)，只利用點(diǎn)跡清楚、點(diǎn)間間隔適當(dāng)?shù)囊徊糠诌M(jìn)行測(cè)量、計(jì)算D．選用各處平整程度、光滑程度相同的長(zhǎng)木板做試驗(yàn)變式1、關(guān)于“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的試驗(yàn)操作，下列說法中不正確的是()A．長(zhǎng)木板不能側(cè)向傾斜，但可一端高一端低B．在釋放小車前，小車應(yīng)緊靠在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器上C．應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器開頭打點(diǎn)后再釋放小車D．要在小車到達(dá)定滑輪前使小車停止運(yùn)動(dòng)題型二、數(shù)據(jù)處理例題2、在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的試驗(yàn)中，如圖212給出了從0點(diǎn)開頭，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的紙帶，其中0、1、2、3、4、5、6都為計(jì)數(shù)點(diǎn)．測(cè)得x1＝1.40cm，x2＝1.90cm，x3＝2.38cm，x4＝2.88cm，x5＝3.39cm，x6＝3.87cm.那么(1)在計(jì)時(shí)器打出點(diǎn)1、2、3、4、5時(shí)，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(biāo)系中作出vt圖象．(3)分析小車運(yùn)動(dòng)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律．三、課堂練習(xí)：1．關(guān)于用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器做小車速度隨時(shí)間變化規(guī)律的試驗(yàn)，下列說法中正確的是()A．通過調(diào)整，應(yīng)使小車、紙帶、拉線和定滑輪上邊緣在一條直線上B．開頭試驗(yàn)時(shí)小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器一端C．應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放小車D．牽引小車的鉤碼個(gè)數(shù)越多越好2．“爭(zhēng)辯勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的試驗(yàn)中，使用電磁式打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(所用溝通電的頻率為50Hz)，得到如圖所示的紙帶．圖中的點(diǎn)為計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出來，下列表述正確的是()A．試驗(yàn)時(shí)應(yīng)先放開紙帶再接通電源B．(s6－s1)等于(s2－s1)的6倍C．從紙帶可求出計(jì)數(shù)點(diǎn)B對(duì)應(yīng)的速率D．相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.02s3．如圖是小車在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所得的一條紙帶．各段長(zhǎng)度為OA＝6.05cm，OB＝13.18cm，OC＝21.40cm，OD＝30.70cm，OE＝41.10cm，OF＝52.58cm，依據(jù)這些數(shù)據(jù)求出B、C、D、E各點(diǎn)的速度，(取A點(diǎn)為計(jì)時(shí)零點(diǎn)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02s打一次點(diǎn)，BC、CD、DE、EF間均有四個(gè)點(diǎn)未打出)，并求出小車的加速度．四、課后練習(xí)1．在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的試驗(yàn)中，對(duì)于減小試驗(yàn)誤差來說，下列方法中有益的是()A．選取計(jì)數(shù)點(diǎn)，把每打一個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔作為一個(gè)時(shí)間單位B．使小車運(yùn)動(dòng)的加速度盡量小些C．利用公式Δx＝aT2，多取計(jì)數(shù)點(diǎn)求出a1、a2、a3…各加速度，再求出它們的平均值eq\x\to(a)D．先求出各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度v1、v2…vn，作出vt圖象，求圖線的斜率得出加速度2．在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的試驗(yàn)中，下列關(guān)于作vt圖象的說法中，正確的是()A．只要確定了vt圖象中的兩點(diǎn)，就可以得到小車運(yùn)動(dòng)的vt圖象，因此，試驗(yàn)只需要測(cè)出兩組數(shù)據(jù)B．作vt圖象時(shí)，所取的點(diǎn)越多，圖線就越精確?????C．作出的vt圖線應(yīng)當(dāng)通過全部的點(diǎn)，圖線曲折也可以D．對(duì)于偏離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)，說明誤差太大，應(yīng)舍去3．在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的試驗(yàn)中，算出小車經(jīng)過各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度如下：計(jì)數(shù)點(diǎn)序號(hào)123456計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻(s)0.100.200.300.400.500.60通過計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度(cm/s)44.062.081.0100.0110.0168.0為了計(jì)算加速度，合理的方法是()A．依據(jù)任意兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度用公式a＝Δv/Δt算出加速度B．依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出vt圖象，量出其傾角，由公式a＝tanα求出加速度C．依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出vt圖象，由圖象上相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的速度、時(shí)間用公式a＝Δv/Δt算出加速度D．依次算出通過連續(xù)兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的加速度，算出平均值作為小車的加速度4．如圖(a)所示，小車放在斜面上，車前端拴有不行伸長(zhǎng)的細(xì)線，跨過固定在斜面邊緣的小滑輪與重物相連，小車后面與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶相連．起初小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置，重物到地面的距離小于小車到滑輪的距離．啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，釋放重物，小車在重物牽引下，由靜止開頭沿斜面對(duì)上運(yùn)動(dòng)，重物落地后，小車會(huì)連續(xù)向上運(yùn)動(dòng)一段距離．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的溝通電頻率為50Hz.圖(b)中a、b、c是小車運(yùn)動(dòng)紙帶上的三段，紙帶運(yùn)動(dòng)方向如箭頭所示．(a)(b)(1)依據(jù)所供應(yīng)紙帶上的數(shù)據(jù)，計(jì)算打c段紙帶時(shí)小車的加速度大小為______m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(2)打a段紙帶時(shí)，小車的加速度是2.5m/s2.請(qǐng)依據(jù)加速度的狀況，推斷小車運(yùn)動(dòng)的最大速度可能毀滅在b段紙帶中的______．5．一小球在桌面上從靜止開頭做加速運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)用高速攝影機(jī)在同一底片多次曝光，記錄下小球每次曝光的位置，并將小球的位置編號(hào)．如圖所示，1位置恰為小球剛開頭運(yùn)動(dòng)的瞬間，作為零時(shí)刻．?dāng)z影機(jī)連續(xù)兩次曝光的時(shí)間間隔均為0.5s，小球從1位置到6位置的運(yùn)動(dòng)過程中經(jīng)過各位置的速度分別為v1＝0，v2＝0.06m/s，v3＝________m/s，v4＝0.18m/s，v5＝________m/s.在坐標(biāo)圖中作出小球的速度—時(shí)間圖象(保留描點(diǎn)痕跡)．（a）（b）答案二、典型例題例題1、ACD變式1、B例題2、(1)16