2.1实验：探究小车速度随时间变化的关系

玉田一中高一物理学案

2.1实验：探究小车速度随时间变化的关系——预习学案

预习目标：

1、 通过小车在钩码牵引下运动的探究实验，进一步掌握打点计时器的使用方法和

利用打点计时器研究物体运动的方法。 2、 会计算各个计数点的速度。 预习内容：

1、电磁打点计时器使用 电源，当电源频率为50Hz时，每隔 打一次点，打点时间间隔由 决定（选填“电压大小”或“电源频率”“振针与纸带之间的距离”）。电火花打点计时器的优点是工作时，纸带运动受到的 比较小。

2、下图为打点计时器打出的纸带的一部份，点间时间隔为T，尽可能精确测B点的瞬时速度的表达式是VB =

3、本实验用到的实验器材有 实验过程:

1、把附有定滑轮的长木板平放在桌上，把打点计时器固定在长木板的一端，连接好电路。 2、把细绳的一端拴在小车上，使细绳绕过滑轮，下面挂适当的钩码。使纸带穿过计时器，并把它的一端固定在小车的后面。

3、使小车停在 的地方，先 ，再放开

让小车拖动纸带运动，计时器就在纸带上打出了一系列点，随后 4、换上新纸带，重复两次。

5、从3条纸带中选择 的一条纸带，舍去 ，找一个适当的点作为计时起点。为了方便，减小误差，通常不用0.02s为时间单位，而是用每打 的时间 s为时间单位，在纸带上选好的计时点下面标0，在第 点下面标1，在第 点下面标2??，标明的点叫计数点（如下图所示），两相邻点间的距离分别是x1、x2、

O A B x1 x2 x3 C x4 D x5 E x3????

0 x1 1 x2 2 x3 ● ● ● ● x4 ● ● x5 ● ● ● ● ● ● ●● ● ● ● ● ● ● ● ●●3 4 ● ● ● ● ● 5 6、测出x1、x2、x3????的长度,并将测量结果直接标在纸带上. 据v1= = (第一空填公式,第二空填测量和计算结果)

1

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据v2= = (同上); 据v3= = (同上); 据v4= = (同上);

思考：怎样测量各段长度才能有效的减小误差？

可算出各点的瞬时速度,将结果填入下面的表格中.

计数点序号 计数点对应的时刻（s） 各计数点间的距离 通过各计数点的速度（cm／s） 1 0.10 2 3 4 0.40 5

8、根据表中的数据，在坐标纸上画出v――t图象（自己确定合理的标度）

得到的图像应该是

思考：1该图像过坐标原点吗？为什么？

2、根据小车的v-t图象，探究小车速度随时间变化满足什么规律？

2

v t

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2.1实验：探究小车速度随时间变化的关系——探究学案

一、如何利用纸带分析物体的运动情况

例：如图是某同学用打点计时器研究物体运动规律时得到的一段纸带，根据图中的数据，计算物体在AB段、BC段、CD段和DE段的平均速度大小，判断物体运动的性质．

探究 上例中，若该同学打出的点如下图所示，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所示，每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.10 s.

(1)计算出打下B、C、D、E、F五个点时小车的瞬时速度(要求小数点后保留三位有效数字)：vB＝_______ m/s，vC＝_______ m/s，vD＝________ m/s，vE＝________ m/s

vF＝________ m/s.

(2)将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在如图所示的坐标纸上，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线．

(3)根据图线分析小车的运动特点．

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总结：1、判断物体运动情况的方法是： (1)直接由纸带上打的点的疏密程度粗略判断．

(2)先算出各段的平均速度，再由平均速度的大小判断． (3)利用所画出的v－t图线，直观地判断．

(4)若相邻相同时间间隔内的位移之差为一恒量，则为匀变速直线运动． 2、通常通过求平均速度的方法求出某一点的瞬时速度. 二、利用纸带求解加速度的方法

例：某实验小组在用打点计时器研究重物作用下小车变速直线运动规律的实验中，得到一条纸带如图所示，A、B、C、D、E、F、G为计数点，相邻计数点间时间间隔为0.10 s，利用刻度尺已经测量得到x1＝1.20 cm，x2＝1.60 cm，x3＝1.98 cm，x4＝2.38 cm，x5＝2.79 cm，x6＝3.18 cm.

(1)根据给出的实验数据，判断该实验小组使用的刻度尺的最小刻度是什么？ (2)计算运动物体在B、C、D、E、F各点的瞬时速度． (3)在图中作出v－t图象，并由图象求物体的加速度．

总结：

1．v－t图象的截距表示物体运动的初速度．

Δv

2．v－t图象的斜率表示物体运动的加速度，可用a＝来求解加速度

Δt

3．研究物体运动速度随时间的变化规律，除使用打点计时器外，也可以采用频闪照相利用光电门测量瞬时速度，还可以用数字信息系统(DIS)来测量物体的瞬时速度，并测量运动的加速度，从而作出v－t图象，找出速度随时间变化的规律.

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