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2.1实验：探究小车速度随时间变化的关系课件
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高一物理必修一 §2-1实验：探究小车速度随时间变化的关系LI
第二章： 第二章：匀变速直线运动§2-2探究小车速度变化随时间变 探究小车速度变化随时间变 化的规律1.实验：探究小车速度随时间变化规律 实验： 实验电磁打点计时器和电火花计时器分别使用什么 电源？ 它们的打点周期是多少？ 电源？ 它们的打点周期是多少？ 在打好的纸带上每隔1个点标注一个计数点， 在打好的纸带上每隔1个点标注一个计数点，则 相邻两个计数点的时间间隔是多少？ 相邻两个计数点的时间间隔是多少？ 号点为例，如何计算该点的瞬时速度？ 以2号点为例，如何计算该点的瞬时速度？知识回顾： 知识回顾：电磁式打点计时器线圈 永磁体 钢片 限位孔 复写纸 纸带电磁式打点计时器线圈永磁体N永磁体 钢片 线圈固定端钢片撞针复写纸 纸带限位孔S复写纸交流电v纸带vNSNNSNSNS不通电S? ++ ?磁极间同性相斥、 磁极间同性相斥、异性相吸无相互作用电火花计时器实验目的会利用纸带计算测量速度 会绘制速度－ 会绘制速度－时间图像实验原理打点计时器的工作周期 瞬时速度的计算原理实验器材打点计时器 固定夹 学生电源 刻度尺 小车 滑轨实验过程与实验报告实验步骤（1）将打点计时器固定安装在轨道上，与电源正 将打点计时器固定安装在轨道上， 确连接。将绳绕过滑轮与小车和钩码连接。 确连接。将绳绕过滑轮与小车和钩码连接。 装好纸带并与小车连接。 （2）装好纸带并与小车连接。将小车停在靠近打 点计时器的位置，启动打点计时器然后释放小车 点计时器的位置， 。 （3）打点计时器在纸带上打出合适的点迹后关闭 电源。选择点距合适的，点迹清晰一段纸带。 电源。选择点距合适的，点迹清晰一段纸带。 （4）关闭电源 （5）整理实验器材，实验结束。 整理实验器材，实验结束。数据处理： 数据处理：选择计数点A B C6.45D7.05E7.68单位:10－1cm F 8.235.12 5.73计算计数点的速度： 计算计数点的速度：根据瞬时速度定义，测量0.04s通过的位移， 代入 v = ?x计算出各计数点的速度?t字母 对应时刻（ ） 对应时刻（t/s） 测量位移（ 测量位移（?x/m） ） 测量时间（ 测量时间（?t/s） ） 瞬时速度（ m 瞬时速度（v/m?s-1） A 0 B C D E F G画出该运动的v-t图像： 画出该运动的 图像： 图像建立坐标系：横轴（ ）；纵轴（ ）；纵轴 建立坐标系：横轴（t/s）；纵轴（v/ms-1） 标刻度： 标刻度： 描点： 描点： 连线：这些数据点，大多数都分布在一条 连线： 直线上，或者离这条直线很近。v/ms-12.001.00 0 t/s 0.10 0.20 0.30 0.40图像信息? 质点在 ，0.1s末，0.2s末，0.3s末的速度 质点在0s， 末 末 末的速度 为多少？ 为多少？ ? 由图像得出：在相等的r间 由图像得出：在相等的r间0.1s内，速度改 内 变量是多少？ 变量是多少？ v/ms ? 图线的斜率表示什么？ 图线的斜率表示什么？ ?v 2.00 ? 由图像可知，加速度 由图像可知， ?v ?v 与速度的方向都如何？ 与速度的方向都如何？-11.00 0 t/s 0.10 0.20 0.30 0.40实验要点? 了解仪器：打点计时器 了解仪器：C 接在交流电源。 接在交流电源。 C 使用时，先打点，后放纸带。 使用时，先打点，后放纸带。 C 打点计时器能够记录：时间t和距离s 打点计时器能够记录：? 明确实验原理： 明确实验原理：C 确定待测量 C 确定实验方法? 数据处理： 数据处理：C 列表格收集直接测量量和间接测量量 C 图像处理
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文档介绍：
第1课时实验:探究小车速度随时间变化的规律
匀变速直线运动的速度与时间的关系
[研究学考·明确要求]
探究小车速度随时间变化的规律
匀变速直线运动的速度与时间的关系
1.知道实验目的,能说出实验中各器材的作用,能正确安装器材并进行实验操作。
2.会选择点迹清晰的纸带,能标出合理的计数点,并测量各计数点间的距离。
3.会近似计算各计数点的瞬时速度。
4.能建立标度合适的v-t坐标系,并正确地描点,能用一条曲线(包括直线)拟合图象中的点。
5.能根据图象说出小车速度随时间变化的特点。
6.理解匀变速直线运动的含义。
7.理解v-t图象的物理意义,并计算物体的加速度。
8.能根据加速度的定义,推导匀变速直线运动的速度公式,理解公式中各物理量的含义。
9.能用匀变速直线运动速度公式v=v0+at解决简单问题。
能根据小车速度变化的情况预测图象的基本特点。
非匀变速直线运动的v-t图象不作要求。
[基础梳理]
1.实验器材
打点计时器、交流电源、纸带、一端附有滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、刻度尺、坐标纸。
2.实验原理
(1)纸带上某点的瞬时速度一般用一小段时间内的平均速度代替。
(2)用描点法画出小车的v-t图象,图线的斜率表示加速度,如果v-t图象是一条倾斜的直线,说明小车的速度是均匀变化的。
3.实验步骤
(1)如图1所示,把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面,打点计时器固定在长木板没有滑轮的一端,连接好电路。
(2)把一条细绳拴在小车上,使细绳跨过滑轮,下面挂上适当的钩码,把纸带穿过打点计时器,并把纸带的另一端固定在小车的后面。
(3)把小车停在靠近打点计时器的位置,先接通电源,后释放小车,让小车拖着纸带运动,打点计时器就在纸带上打下一串小点,随后立即关闭电源。换上新纸带,重复操作两次。
思考本实验有哪些注意事项?
答案(1)开始释放小车时,应使小车靠近打点计时器。
(2)先接通电源,待打点计时器工作稳定后,再放开小车,当小车停止运动时及时断开电源。
(3)安装打点计时器时,要尽量使纸带、小车、细线和定滑轮上边缘在一条直线上。
(4)牵引小车的重物(或钩码)的质量要适宜。如果质量过大,纸带上打出的计时点太少;如果质量过小,点过于密集,不便于测量距离。
[即学即练]
1.在“探究小车的速度随时间变化的规律”的实验中,某同学操作过程中有以下实验步骤:
A.拉住纸带,将小车移至靠近打点计时器处,先放开纸带,再接通电源;
B.将打点计时器固定在长木板上,并连接好电路;
C.把一条细绳拴在小车上,细绳跨过定滑轮,下边吊着适当重的钩码,放手后看小车能否在木板上做平稳的加速运动;
D.关闭电源,取下纸带;
E.把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上,并使附有定滑轮的一端伸出桌面;
F.将纸带固定在小车尾部,并穿过打点计时器的限位孔;
G.换上新纸带,重复操作两次。
(1)其中有错误的步骤是________;应改正为____________________________。
(2)将改正后的步骤按合理的顺序写在横线上:
步骤顺序为________________________。
解析(1)打点计时器在使用时,为了使打点稳定,同时为了提高纸带的利用率,使尽量多的点打在纸带上,要应先接通电源,再放开纸带,故A错误。
(2)本着先安装器材,后进行实验的思路,如在该实验中,先固定长木板,安装打点计时器,准备完毕开始进行实验,注意要先打点后释放小车,做完一次实验要及时关闭电源,故正确的实验步骤是EBCFADG。
答案(1)A 应先接通电源,再放开纸带
(2)EBCFADG
[基础梳理]
(1)纸带的选取
从三条纸带中选取一条比较理想的纸带,舍掉开头一些过于密集的点,在后面便于测量的地方找一个开始点来确定计数点。
为了计算方便,通常选相隔0.1 s的若干计数点进行测量。
(2)采集数据的方法
如图2所示,在纸带上测出各计数点到计数零点的距离x1,x2,x3,x4,x5,x6,然后再计算出相邻两个计数点的距离。
Δx1=x1,Δx2=x2-x1,Δx3=x3-x2,Δx4=x4-x3,Δx5=x5-x4,Δx6=x6-x5。
(3)速度的计算方法
各计数点对应的瞬时速度用平均速度来代替,即v1=,v2=…(T为两计数点间的时间间隔)
将各计数点对应的时刻及瞬时速度填入下面表格中,并分析速度随时间的变化规律。
计数点序号
计数点对应的时刻t
对应计数点的速度v
(1)定标度:坐标轴的标度选取要合理,应使图象大致布满坐标纸。
(2)描点:在坐标纸上描出各个点的位置。
(3)连线:用一条平滑的曲线或直线“拟合”这些点。
(4)分析图象得规律
如果画出的v-t图象是一种倾斜的直线,说明小车做速度均匀变化的直线运动。根据a=求出小车的加速度。
[典例精析]
【例1】(;杭州市高一期中)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,打点计时器使用的交流电的频率为50 Hz,记录小车运动的纸带如图所示,在纸带上选择0、1、2、3、4、5的6个计数点,相邻两计数点之间还有四个点未画出,纸带旁并排放着带有最小分度为毫米的刻度尺,零点跟“0”计数点对齐,由图可以读出三个计数点1、3、5跟0点的距离填入下列表格中。
计算小车通过计数点“2”的瞬时速度为v2=________ m/s,小车的加速度是a=________ m/s2。
解析由图可读出d1=1.20 cm,d3=5.40 cm,d5=12.00 cm,v2==0.21 m/s,v4==0.33 m/s,a==0.60 m/s2。
答案 1.20 5.40 12.00 0.21 0.60
[即学即练]
2.一小球在桌面上从静止开始做加速直线运动,现用高速摄影机在同一底片上多次曝光,记录下小球每次曝光的位置,并将小球的位置编号。如图4甲所示,1位置恰为小球刚开始运动的瞬间,作为零时刻。摄影机连续两次曝光的时间间隔均相同,小球从1位置到6位置的运动过程中经过各位置的速度分别为v1=0,v2=0.06 m/s,v3=________ m/s,v4=
0.18 m/s,v5=________m/s。在图乙所示的坐标纸上作出小球的速度—时间图象(保留描点痕迹);根据图象可求出加速度a=________ m/s2。(保留两位有效数字)
解析如题图所示,x1+x2=0.06 m,而v2= m/s=0.06 m/s,故T=0.5 s,
则v3== m/s=0.12 m/s,
又x4+x5=0.24 m,
则v5== m/s=0.24 m/s。
其v-t图象如图所示。
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