1.探究目的:利用打点计时器或电火花计时器探究小车在重物牵引下的运动特点,根据纸带记录的点研究小车速度的变化规律。
2.探究过程:(1)“探究小车速度随时间变化规律”的实验原理如图2-1-1所示,请写出实验所需的器材:_____________________________________________________________________。
错误!未找到引用源。
(2)根据原理图,安装好实验装置,将小车停在靠近打点计时器处,接通_______后,再释放小车,让小车拖着纸带运动,打点计时器就在纸带上打下一列小点,换上新的纸带,重复实验三次。
(3)从三条纸带中选择一条点迹清晰且所有点都在同一直线上的纸带,舍掉开头一些比较密集的点,在后边便于测量的地方找一个开始点标上O,为了测量方便和减小误差,在选好的开始点后面每打五次点取一个点,这个点叫做计数点,并标明1、2、3……(如图2-1-2所示),两个相邻计数点的时间间隔就是T=5×0.02s=0.1s。
距离分别是x1、x2、x3……(4)增减所挂的钩码数,重复实验步骤(2)~(3),再做两次实验.3.数据处理(1)利用纸带计数点间距离x1、x2、x3……和相对应的时间,根据第一章用打点计时器测量瞬时速度的方法,得出各计数点的瞬时速度,v1 =(x1+x2)/ 2T、v2 =(x2+x3)/ 2Tt……其中T=0.1s;求出各计数点的瞬时速度后,由加速度的定义:a =Δv/Δt计算出小车做直线运动的加速度a。
(2)作出速度—时间图象运用描点法画v-t图象:在科学上,为了描述实验中测量量之间的关系,先将其在坐标系中描点,然后用一条曲线(包括直线)“拟合”这些点,使画出的曲线两侧的点数大致相同.发现某一个点离散得较多,远远偏离了拟合曲线,则说明此点反映的实验数据存在问题,应重做这一步实验或舍去此点。
(3)作出v-t图象,图线的斜率就是小车运动的加速度。
4.注意事项⑴如使用打点计时器,那么它必须接在6-8V的低压交流电源上,如使用电火花计时器,则须接在220V的交流电源上。
⑵实验时,先启动打点计时器,待工作稳定后再让纸带运动。
§2.1实验探究小车速度随时间变化规律例1:一同学在做“探究小车速度随时间变化规律”的实验时,发现纸带上打出的不是圆点,而是如图2-1-3所示的一些短线,可能是因为( )A. 打点计时器错接在直流电源上B. 电源电压不稳定C. 电源的频率不稳定D. 打点针压得过紧拓展:使用电火花计时器来分析物体运动情况的实验中:①在如下实验步骤中,正确合理的排列顺序为。
A.把电火花计时器固定在桌子上B.安好纸带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②在安放纸带时,要检查墨粉纸盘是否已经正确地套在()还要检查()是否夹在两条纸带之间。
例2:某课外兴趣小组在探究小车的速度随时间变化规律的实验中,得到如图2-1-4所示的实验纸带,实验中打点计时器交流电的频率为50Hz,纸带前面的几个点较模糊,因此从A点开始每打五个点取一个计数点,其中B、C、D、E点的对应速度vB=_____m/s, vC=_____m/s,vD=_____m/s, vE=_____m/s,由此推得F点的速度vF=_____m/s。
小车从B运动到C的加速度a1=________m/s2,从C运动到D的加速度a2=_______m/s2,从D运动到E的加速度a3=________m/s2。
拓展:画出v-t图像§2.1实验探究小车速度随时间变化规律班级:姓名:1.根据打点计时器打出的纸带,我们可以从纸带上直接得到的物理量是()A.时间间隔 B.位移 C.加速度 D.平均速度2.打点计时器振针打点的周期决定于()A.交流电压的高低 B.交流电的频率C.永久磁铁的磁性强弱 D.振针与复写纸间的距离3.关于计数点的下列说法中正确的是()A.用计数点进行测量计算,既方便又可减小误差B.相邻计数点间的时间间隔应是相等的C.相邻计数点间的距离应是相等的D.计数点是从计时器打出的实际点中选出来的,相邻计数点间点迹的个数相等4.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,下列说法正确的是( )A.长木板一定要水平摆放,不能一端高一端低B.使小车速度的变化尽可能快一些C.使用刻度尺测量长度时,要读到最小刻度的下一位D.作v-t图时,所描曲线必须经过每一个点5.如图2-1-5所示为某次实验中打出的一条经过处理后的纸带,图中O为小车运动的起始点,A为所选取的第一个计数点,O点到A点之间有部分点不清晰,相邻两个记数点之间有4个点未画出,电源频率为50Hz,用毫米刻度尺测量后可直接算出()A.从O点到F点运动的时间 B.从A点到F点运动的平均速度C.C点时的瞬时速度vC D.G点时的瞬时速度vG6.一个滑块沿斜面滑下如图2-1-6所示,依次通过斜面上的A、B、C、D、E、F点,已知AB=6cm,BC=10cm,CD=14cm,DE=18cm,滑块经过相邻两点之间的时间间隔为2s,求:(1)滑块在B、C、D三点的瞬时速度(2)寻求图中滑块的运动规律,推断出E、F两点间的位移和E点的瞬时速度.7.在用打点计时器研究小车速度随时间变化规律的实验中,得到一条纸带如图2-1-7所示.A、B、C、D、E、F、G为计数点,相邻计数点间时间间隔为0.10s,x1=1.20cm, x 2=1.60cm,x 3=1.98cm, x 4=2.38cm, x 5=2.79cm, x 6=3.18cm.(1)计算运动物体在B、C、D、E、F各点的瞬时速度.(2)在2-19图中作出v-t图象,并由图象求物体的加速度.8.在利用打点计时器探究小车运动规律的实验中,某同学在打出的纸带上每5点取一个记数点,测出每两个相邻记数点间的距离分别为x1、x2、…、x6,然后他把纸带上x1、x2、…、x6各段准确地剪成6段,按如图2-1-9那样帖在坐标纸上,彼此不留间隙也不重叠,纸带下端都准确地与横轴重合,x1的左边准确地与纵轴重合,横轴为时间轴,纵轴为速度轴,该同学在这个图中作出了v-t图象,并由图象求出了加速度a,请说明他是如何作出速度图象并求出加速度a的。
每条纸带的宽度代表相等的时间,每条纸带的长度代表这段时间内的位移,而相等时间内的位移就表示这段时间内的平均速度。
由于每段时间较短,所以这段时间中点的速度就是这段时间内的平均速度。
取每段纸带上边的中点,然后过这些点画出v-t图象,如图所示.此图线的斜率就等于加速度a的大小。
9.某研究性学习小组在研究小车在水平薄布面上做减速运动的实验中,所打出的纸带如图2-13所示,纸带上相邻两点对应的时间间隔为0.02s.请你用刻度尺量出相邻两点之间的距离填在下表中:s1 s2 s3 s4 s5 s6 s7 s8(1)从纸带上可以确定小车做减速运动的初速度约为_________(2)分析纸带及测量的数据,提出一个相关的问题.由表中可知,小车在1~3点之间匀速运动的速度就等于小车做减速运动的初速度,约为1.03m/s;(2)例如:小车运动到水平薄布面上速度为什么会减小?小车速度减小的快慢与哪些因素有关?§2.1实验探究小车速度随时间变化规律答案例1: D 拓展:答案:合理的顺序应为ABDEC。
墨粉纸盘应套在纸盘轴上,目的是使它可以转动,均匀地被利用。
墨粉纸盘夹在两条纸带之间,目的是使墨粉纸盘可以更好地转动。
例2:由题意可知,每两个计数点之间的时间间隔为T=0.02×5s=0.1s.B点的速度为A、C两点间的平均速度: vB=xAC/2T=(6.45-1.40 )/2×0.1=25.25(cm/s)C点的速度为B、D两点间的平均速度:vC=xBD/2T=(10.10-3.35 )/2×0.1=32.75(cm/s)同理可得: vD= 40.25cm/s; vE=47.75cm/s从B、C、D、E四点的位置关系和速度的关系我们可以提出自己的假设:速度是越来越大,大小之间是否存在一定的规律?利用v-t图象对数据进行处理,发现相邻相等时间内的速度之差相等.vC -vB =32.75-25.25=7.50cm/svD -vC=40.25-32.75=7.50cm/svE -vD=47.75-40.25=7.50cm/s因此F点的速度为vF =55.20cm/s由加速度的定义:a =Δv/Δt可知小车从B运动到C的加速度a1=( vC -vB )/T=(32.75-25.25)/0.1=75.0cm/s2=0.75m/s2同理可得:小车从C运动到D的加速度a2=0.75m/s2小车从D运动到E的加速度a3=0.75m/s2所以小车做加速度大小不变的直线运动。
拓展:本题中“从A点开始每打五个点取一个计数点”说明O 点不是计数点,而是位移的参考点,且相邻两计数点之间的时间间隔为0.1s,而不是0.02s。
1. AB 2。
B 3.ABD 4.BC 5.BC 6.vB=4cm/s, vC=6cm/s, vD=8cm/s; xEF=22cm, vE=10cm/s 7. (1) vB=14cm/s, vC=17.9cm/s, vD=21.8cm/s; vE=25.85cm/s ,vF=29.85cm/s(2) a=(30.0-10.0 )/0.5=40.0(cm/s2)8.每条纸带的宽度代表相等的时间,每条纸带的长度代表这段时间内的位移,而相等时间内的位移就表示这段时间内的平均速度。
由于每段时间较短,所以这段时间中点的速度就是这段时间内的平均速度。
取每段纸带上边的中点,然后过这些点画出v-t图象,如图所示.此图线的斜率就等于加速度a的大小。
9.§2.2匀变速直线运动的速度与时间的关系班级:姓名:1、质量都是m的物体在水平面上运动,则在下图所示的运动图像中表明物体做匀速直线运动的图像的是()2、物体运动时,若其加速度恒定,则物体:( )A.一定作匀速直线运动B.一定做直线运动C.可能做曲线运动D.可能做圆周运动。
3.质点作直线运动的v-t图象如图2-2-6所示,则()A.6s内物体做匀变速直线运动B.2~4s内物体做匀变速直线运动C.3s末物体的速度为零,且改变运动方向D.2s末物体的速度大小为4m/s4.以A点为最高点,可以放置许多光滑直轨道,从A点由静止释放小球,记下小球经时间t 所达到各轨道上点的位置,则这些点位于()A.同一水平面内B.同一抛物面内C.同一球面内.D两个不同平面内5.物体做匀加速直线运动,已知加速度为2m/s2,那么()A.在任意时间内,物体的末速度一定等于初速度的2倍B.在任意时间内,物体的末速度一定比初速度大2m/sC.在任意一秒内,物体的末速度一定比初速度大2m/sD.第ns的初速度一定比第(n-1)s的末速度大2m/s二填空题6.物体做匀加速直线运动,初速度v0=2m/s,加速度a=0.1m/s2,则第3s末的速度为_______m/s,5s末的速度为__________m/s。