1、第二章 运动的描述 2.1 实验：探究小车速度随时间的变化规律（学案） 蓬私高一物理组 2011/9/18 班级 学号 姓名 一、考点自学 一、实验目的 用打点计时器研究小车在重物牵引下的运动，探究小车速度随时间的变化规律 二、实验原理 1打点计时器打出的纸带能记录运动物体在不同时刻的位置 2求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 3用描点法画出小车的 vt 图象，图线的倾斜程度表示加速度的大小，如果 vt 图象是 一条倾斜的直线，说明物体的速度是均匀变化的 三、实验器材 打点计时器，一端附有滑轮的长木板，小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交 流电源 四、实验步骤 1如图所
2、示，把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器 固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路 2把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，放手后，看小车 能否在木板上平稳地加速滑行，然后把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车 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系列小点 4更换纸带，重复操作两次 5增减钩码个数，再做两次实验 五、数据处理 1表格法 (1)从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开始一些比较密集的点，在后面便于 测量的地方找一个开始点，作为计数始点，以后依次每五
3、个点取一个计数点，并标明 0、1、2、3、4，测量各计数点到 0 点的距离 x，并记录填入表中. 位置编号 0 1 2 3 4 5 时间 t/s x/m v/(ms1 ) (2)分别计算出与所求点相邻的两计数点之间的距离 x1、x 2、x 3. (3)利用一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度求得各计数点 1、2、3、4、5 的瞬时速度，填入表格中 六、误差分析 产生原因 减小方法 偶然 误差 根据纸带测量的位移有误差，从而使根 据位移计算的瞬时速度有误差 测量各计数点到起始点的距离而不是直 接测量相邻计数点间距离 系统 误差 木板的粗糙程度不完全相同 尽量选用各处粗糙程度均匀的木
4、板 七、注意事项 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，等打点稳定后，再释放小车 3取下纸带前，先断开电源 4要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞，当小车到达滑轮前及时用手按住它 5牵引小车的钩码个数要适当，以免加速度过大而使纸带上的点太少，或者加速度太 小，而使各段位移无多大差别，从而使测量误差增大，加速度的大小以能在 50 cm 长的纸 带上清楚地取得六、七个计数点为宜 6要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点，一般在纸带上每五个点取一个计 数点，即时间间隔为 T0.025 s0.1 s要舍掉开头过于密集的点，这样误差小 7在坐标纸上画 vt 图象时，注意坐标轴单位长度的选
5、取要适当，应使图线尽量分布 在较大的坐标平面内 二、典例分析： 题型一、实验操作 例题 1、 在实验过程中，对于减小实验误差来说，下列说法中有益的是( ) A选取计数点，把每打 5 个点的时间间隔作为一个时间单位 B使小车运动的加速度尽量小些 C舍去纸带上密集的点，只利用点迹清晰、点间间隔适当的一部分进行测量、计算 D选用各处平整程度、光滑程度相同的长木板做实验 变式 1、关于“探究小车速度随时间变化的规律”的实验操作，下列说法中不正确的是( ) A长木板不能侧向倾斜，但可一端高一端低 B在释放小车前，小车应紧靠在打点计时器上 C应先接通电源，待打点计时器开始打点后再释放小车 D要在小车到达定
6、滑轮前使小车停止运动 题型二、数据处理 例题 2、在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图 212 给出了从 0 点开始， 每 5 个点取一个计数点的纸带，其中 0、1、2、3、4、5、6 都为计数点测得 x11.40 cm，x 21.90 cm，x 32.38 cm，x 42.88 cm，x 53.39 cm ，x 63.87 cm. 那么 (1)在计时器打出点 1、2、3、4、5 时，小车的速度分别为： v1_cm/s，v 2_cm/s，v 3_cm/s ， v4_cm/s，v 5_cm/s. (2)在平面直角坐标系中作出 vt 图象 (3)分析小车运动速度随时间变化的规律 三、堂
7、堂清练习： 1关于用打点计时器做小车速度随时间变化规律的实验，下列说法中正确的是( ) A通过调节，应使小车、纸带、拉线和定滑轮上边缘在一条直线上 B开始实验时小车应靠近打点计时器一端 C应先接通电源，待打点稳定后再释放小车 D牵引小车的钩码个数越多越好 2 “研究匀变速直线运动”的实验中，使用电磁式打点计时器(所用交流电的频率为 50 Hz)， 得到如图所示的纸带图中的点为计数点，相邻两计数点间还有四个点未画出来，下列表 述正确的是( ) A实验时应先放开纸带再接通电源 B(s 6s 1)等于(s 2s 1)的 6 倍 C从纸带可求出计数点 B 对应的速率 D相邻两个计数点间的时间间隔为 0
8、.02 s 3如图是小车在斜面上运动时，通过打点计时器所得的一条纸带各段长度为 OA6.05 cm，OB13.18 cm，OC21.40 cm，OD30.70 cm，OE41.10 cm，OF52.58 cm，根 据这些数据求出 B、C、D、 E 各点的速度，(取 A 点为计时零点，打点计时器每隔 0.02 s 打一次点，BC、CD、DE 、EF 间均有四个点未打出)，并求出小车的加速度 四、日日清练习 1在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，对于减小实验误差来说，下列方法中 有益的是( ) A选取计数点，把每打一个点的时间间隔作为一个时间单位 B使小车运动的加速度尽量小些 C利用公式
9、xaT 2，多取计数点求出 a1、a 2、a 3各加速度，再求出它们的平均值 a D先求出各计数点的瞬时速度 v1、v 2vn，作出 vt 图象，求图线的斜率得出加速度 2在用打点计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列关于作 vt 图象的 说法中，正确的是( ) A只要确定了 vt 图象中的两点，就可以得到小车运动的 vt 图象，因此，实验只需要 测出两组数据 B作 vt 图象时，所取的点越多，图线就越准确 C作出的 vt 图线应该通过所有的点，图线曲折也可以 D对于偏离直线较远的点，说明误差太大，应舍去 3在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，算出小车经过各计数点的瞬时速
10、度如 下： 计数点序号 1 2 3 4 5 6 计数点对应的时刻(s) 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 通过计数点的速度 (cm/s) 44.0 62.0 81.0 100.0 110.0 168.0 为了计算加速度，合理的方法是( ) A根据任意两计数点的速度用公式 av/t 算出加速度 B根据实验数据画出 vt 图象，量出其倾角，由公式 a tan 求出加速度 C根据实验数据画出 vt 图象，由图象上相距较远的两点所对应的速度、时间用公式 av/t 算出加速度 D依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度 4如图(a)所示，小车放在斜面上，车
11、前端拴有不可伸长的细线，跨过固定在斜面边缘的 小滑轮与重物相连，小车后面与打点计时器的纸带相连起初小车停在靠近打点计时器的 位置，重物到地面的距离小于小车到滑轮的距离启动打点计时器，释放重物，小车在重 物牵引下，由静止开始沿斜面向上运动，重物落地后，小车会继续向上运动一段距离打 点计时器使用的交流电频率为 50 Hz.图(b)中 a、b、c 是小车运动纸带上的三段，纸带运动 方向如箭头所示 (a) (b) (1)根据所提供纸带上的数据，计算打 c 段纸带时小车的加速度大小为_m/s 2.(结果 保留两位有效数字) (2)打 a 段纸带时，小车的加速度是 2.5 m/s2.请根据加速度的情况，判
12、断小车运动的最 大速度可能出现在 b 段纸带中的_ 5一小球在桌面上从静止开始做加速运动，现用高速摄影机在同一底片多次曝光，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为 0.5 s，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 v10，v 20.06 m/s，v 3_ m/s，v 40.18 m/s，v 5_ m/s.在坐标图中作出小球的速度 时间图象 (保留描点痕迹) （a ） （b） 答案 一、典型例题 例题 1、ACD 变式 1、B 例题 2、(1)16.50 21.40 26.30 31.35 36.30 （2） （3）小车速度随时间均匀增加 二、堂堂清练习 1、ABC 2、C 3、0.77 m/s 0.88 m/s 0.99 m/s 1.09 m/s 1.10 m/s 2 三、日日清练习 1、CD 2、BD 3、C 4、(1)5.0 (2)D 4D5 区间内 5、0.12 0.24 v-t 图象如图所示
