必修 第一册第二章 匀变速直线运动的研究1 实验：探究小车速度随时间变化的规律学案

高一必修一人教版导学案

  2 匀变速直线运动的研究

2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律

学习目标

1.巩固打点计时器的使用、纸带数据处理和测量瞬时速度的方法。

2.通过实验探究，体验如何从实验研究中获取数据，学会利用图象处理实验数据的科学方法。

3.知道小车在重物牵引下运动速度随时间变化的规律。

学习重难点

小车速度随时间变化的规律

课堂预习

1. 实验目的：探究                     的规律。

2.实验器材：电磁打点计时器是一种使用        (选填“交流”或“直流”)电源的        仪器，它的工作电压是        V。当电源频率是50 Hz时，它每隔        s打一次点。

3.实验步骤：

（1）把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，将                固定在长木板上远离滑轮的一端。

（2）将细绳拴在小车上，绕过定滑轮，下面挂上适当的        ，放手后，看小车能否平稳加速滑行。把        穿过打点计时器，连在小车的后面。

（3）把小车停在靠近            的位置，先        ，后              ，小车在钩码的牵引下拖着纸带运动。打点计时器在纸带上打下一行小点，随后关闭电源。

（4）换上新纸带，重复操作三次。

4处理数据：（1）在三条纸带中选择一条打点清晰的，为了便于测量，舍掉开头一些过于        的点迹，找一个适当的点当做计时的起点，每5个间隔选取一个计数点，则两个计数点间的时间间隔为        s。

（2）若所用电源频率是50 Hz，如图所示中纸带，从点通过计时器到点通过计时器，历时        s位移为        m，这段时间内纸带运动的平均速度是        m/s。段的平均速度是        m/s，点的瞬时速度是        m/s。

（3）作出速度—时间图象：以        为纵轴，以        为横轴，建立直角坐标系，根据数据在直角坐标系中描点。如果小车运动的图象是一条过原点的倾斜直线，说明小车运动速度随时间        。

练一练

1某同学在“用打点计时器测速度”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点．其相邻点间的距离如图1所示，每两个相邻的测量点之间的时间间隔为0.10s．（本题计算结果均保留3位有效数字） 

 （1）在实验中，使用打点计时器操作步骤应先___1___再___2___（选填“释放纸带”或“接通电源”）． 

 （2）每两个计数点间还有___3___个点没有标出．  （3）试根据纸带上各个计数点间的距离，每隔0.10s测一次速度，计算出打下B、C、D三个点时小车的瞬时速度，并将各个速度值填入下列空中（保留3位小数）： 

 （1）___4___;（2）___5___;（3）___6___。

2完成下列关于打点计时器的问题  （1）运动物体拉动穿过打点计时器的纸带，纸带上打下一系列点迹，纸带上的点迹直接记录了___1___（按顺序填选字母编号，如ABC）  A．物体运动的时间  B．物体的形状和质量  C．物体在不同时刻的速度  D．物体在不同时刻的位置和某段时间的位移  （2）电火花打点计时器使用交流___2___V电源工作，它工作电源的频率是50Hz，如果用它测量速度时，实验者不知道工作电源的频率已变为60Hz，而仍按50Hz进行计算，这样算出的速度值与物体速度的真实值相比___3___（填“偏大”或“偏小”）．

3电火花计时器正常工作时：  （1）打点的时间间隔取决于___1___  A．交流电压的高低  B．交流电的频率  C．纸带的长度  D．墨粉纸盘的大小  （2）工作时的基本步骤中，正确的排列顺序为___2___．  A．把电火花计时器固定在长木板上  B．安装好纸带  C．松开纸带让物体带着纸带运动  D．接通220V交流电源  E．按下脉冲输出开关，进行打点  F．断开电源，取下纸带．

4在用打点计时器研究物体运动时，为了得到物体完整的运动情况，对接通电源和让纸带（随物体）开始运动，这两个操作的先后顺序应当是（　　）

5电火花打点计时器是一种使用___1___（直流或交流）电源的计时仪器，若电流频率为50Hz，使用电火花打点计时器，打出了一条纸带，研究纸带的运动情况，如图所示A、B、C、D为依次选定的计数点，根据标出的数据，图中A～C点时间内的平均速度为___2___m/s；B～D点的平均速度为___3___m/s，打C测量点纸带的运动速度为___4___m/s。

6一电磁打点计时器打点如图所示，纸带上的A点先通过计时器，A、B间历时___1___s，位移为___2___m，这段时间内纸带运动的平均速度是___3___m/s，打B点时的速度是___4___m/s．

7.在“用打点计时器测速度”的实验中，电磁打点计时器使用___1___电源（选填“直流”或“交流”），它每隔___2___s打一次点．某次实验中得到的一条纸带，用毫米刻度尺测量情况如图所示，纸带在B、D之间的平均速度为___3___m/s，C点的瞬时速度更接近于___4___m/s．

8下图是小车拖动纸带利用打点计时器打出的一条纸带．A、B、C、D、E为所选的记数点．相邻计数点间还有四个点没标出．试求：  （1）打点计时器在打B、C、D、E各点时物体的瞬时速度vB=___1___m/s，vC=___2___m/s，vD=___3___m/s，  （2）根据（1）中得到的数据，试在图中所给的坐标系中，画出v﹣t图象，求出物体的加速度a=___4___m/s2 （3）如果小车的运动是减速运动，则小车的运动方向___5___（填“向左”或“向右”）

9利用打点计时器研究物体的加速度时，纸带上的点对应的时间和速度如下表，根据表格画出如图所示的v-t图像，从图像中可以知道，数据_____是错误的，应该排除；在计算物体的加速度时，应该选取_____段进行计算（C、D两点为图线上新取的点）。（                   ）

10求物体的加速度时采用逐差法，可以充分利用每一组实验数据，有效地减小实验误差。（   ）

参考答案

1实验目的：探究小车速度随时间变化的规律。

2.实验器材：电磁打点计时器是一种使用交流(选填“交流”或“直流”)电源的计时仪器，它的工作电压是  4-6    V。当电源频率是50 Hz时，它每隔 0.02  s打一次点。

3.实验步骤：

（1）把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，将                固定在长木板上远离滑轮的一端。

（2）将细绳拴在小车上，绕过定滑轮，下面挂上适当的  钩码    ，放手后，看小车能否平稳加速滑行。把  纸带  穿过打点计时器，连在小车的后面。

（3）把小车停在靠近 打点计时器  的位置，先 启动计时器  ，后   放开小车，小车在钩码的牵引下拖着纸带运动。打点计时器在纸带上打下一行小点，随后关闭电源。

（4）换上新纸带，重复操作三次。

4处理数据：（1）在三条纸带中选择一条打点清晰的，为了便于测量，舍掉开头一些过于 密集   的点迹，找一个适当的点当做计时的起点，每5个间隔选取一个计数点，则两个计数点间的时间间隔为  0.1  s。

（2）若所用电源频率是50 Hz，如图所示中纸带，从点通过计时器到点通过计时器，历时  0.2  s位移为  0.27  m，这段时间内纸带运动的平均速度是0.135m/s。

（3）作出速度—时间图象：以 速度 为纵轴，以  时间  为横轴，建立直角坐标系，根据数据在直角坐标系中描点。如果小车运动的图象是一条过原点的倾斜直线，说明小车运动速度随时间  增大 而增大   。

练一练

1接通电源

释放纸带

4

0.400

0.479

0.560

2   AD

220

偏小

3  B

ABDECF

4  A

5 交流

0.421

0.431

0.492

6   0.04

0.028

0.7

0.95

7  交流

0.02

0.525

0.525

8   0.26

0.30

0.34

0.4

向右

9    A

10   A