2.1 实验：探究小车速度随时间变化规律 学案（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 2.1 实验：探究小车速度随时间变化规律 学案（Word版含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 380.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-11-24 08:11:25 | ||
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文档简介
《匀变速直线运动》
“实验：探究小车速度随时间变化规律”章节考点归纳&典例示范
1.实验原理
(1)瞬时速度的计算：可用以该点为中间时刻的一段时间内的平均速度来代替，即vn＝。
(2)作出v t图像判断小车速度随时间变化的关系：以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，在坐标系中描点作出v t图像，根据点的分布规律思考小车速度与时间的关系。
2．实验器材
打点计时器、一端附有定滑轮的长铝板、小车、纸带、细绳、槽码、刻度尺、导线、交流电源。
实验操作步骤
(1)按照实验装置图，把一端带有定滑轮的长铝板平放在实验桌上，并使定滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长铝板上没有定滑轮的一端，连接好电路。
(2)铝板上放一个可以左右移动的小车，小车一端连接穿过打点计时器的纸带，另一端连接绕过定滑轮系有槽码的细绳。
(3)把小车停在靠近打点计时器的位置，启动计时器，然后放开小车，让它拖着纸带运动，打点计时器会在纸带上打下一行小点，随后，立即关闭电源。
(4)增减所挂的槽码(或在小车上放置重物)，更换纸带，再做两次实验。
【思考】
本实验有哪些实验误差？怎样减小这些实验误差？
4. 分析实验数据的方法
(1)图像法
①在坐标纸上建立直角坐标系，横轴表示时间，纵轴表示速度，并根据表格中的数据在坐标系中描点。
②用平滑曲线(包括直线)将这些点连起来，让这条线通过尽可能多的点，使不在线上的点均匀分布在线的两侧，偏差比较大的点忽略不计，注意不可用折线连接，如图所示。
③观察所得到的图线，分析小车的速度随时间变化的定量关系。
(2)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点，作为计时起点(即计数点起点)，以后依次每五个点取一个计数点，并标明0、1、2、3、4、…，如图所示。
②依次测出点0～1、0～2、0～3、0～4、…的距离x1、x2、x3、x4、…。
③1、2、3、4、…各点的瞬时速度分别为：v1＝，v2＝，v3＝，v4＝，…。将计算得出的各点的瞬时速度填入表中。
④同理，计算增减槽码后两次实验的速度，分别填入表中标有“v2”和“v3”的两行内。
小车在几个时刻的瞬时速度
⑤根据表格中的数据，分析速度随时间变化的定量关系。
【注意事项】
(1)处理纸带时，要分清计时点和计数点，搞清相邻的两个计数点之间的时间间隔T。
(2)纸带上某点的瞬时速度近似等于以此为中心的前、后相邻两点间的平均速度。
(3)标度的选择要结合数据及其分布特点，以使图像在坐标系中的分布合理、大小适中。
(4)作图时要先判断图像的大体走势，然后用平滑曲线(包括直线)“拟合”坐标系中的点，难以落在曲线上的点要大致均匀地分布在两侧，偏离曲线较远的点可略去。
5. 实验注意事项
(1)开始放开小车时，应使小车靠近打点计时器。
(2)先启动打点计时器，再放开小车。
(3)取下纸带前，先断开电源。
(4)选取一条点迹最清晰的纸带，舍掉开头一些过于密集的点迹，找一个适当的点作为计时起点。适当选取计数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清楚相邻两计数点的时间间隔T是多少。
(5)不要逐次测量各段距离，应一次测量完毕各计数点与计时起点间的距离。
(6)要防止槽码落地，避免小车跟定滑轮相碰，当小车到达定滑轮前及时用手按住。
(7)牵引小车的槽码个数要适当，以免小车速度过大而使纸带上的点太少，或者速度太小，而使各段位移差别不大，使误差增大。
【典例示范】
某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”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，每两个相邻的计数点之间还有4个点未画出，打点计时器所接交流电源的频率为50 Hz。
(1)试根据纸带上各个计数点间的距离，计算出打下B、F两个点时小车的瞬时速度，并将计算结果填入下表中(保留三位有效数字)。
(2)将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在图2的直角坐标系中，并作出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线。
(3)由所作速度—时间图像求出小车的加速度为________ m/s2。
(4)根据v t图像判断，在A计数点时，小车的速度vA＝________ m/s。
(5)若在实验过程中打点计时器使用的交流电的频率实际为60 Hz，而误以为是50Hz，这样计算出的各点的速度值与真实值相比将_________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
[答案]
(1)0.400 0.721
(2)
(3)0.80 (4)0.320 (5)偏小
在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，用打点计时器在纸带上打的点记录了小车的运动情况。某同学做此实验时的步骤如下：
A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，放开纸带，再接通电源；
B．将打点计时器固定在长铝板上，并接好电路；
C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面挂上适当的槽码；
D．小车停止运动后，直接取下纸带；
E．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔；
F．换上新纸带，再重复操作两次，然后从各纸带中选取一条点迹清晰的进行数据处理。
其中错误或遗漏的步骤有：
(1)__________________；
(2)__________________。
将以上步骤完善后，其合理的顺序为______________。
[答案]
(1)A中应先接通电源，再放开纸带
(2)D中取纸带前应先断开电源 BECADF
3. 在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，某同学使用频率为50 Hz的交流电，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共5个计数点。测得计数点间的距离如图1所示，每两个相邻的计数点之间还有四个点未画出。
(1)试根据纸带上各个计数点间的距离，计算出打下B、C、D三个点时小车的瞬时速度，则vB＝________ m/s，vC＝0.264 m/s，vD＝0.390 m/s(保留三位有效数字)。
(2)在图2所示的坐标系中作出小车的v t图线。
(3)将图线延长与纵轴相交，此交点纵坐标的物理意义是________________。
[答案]
(1)0.138
(2)
(3)计时初始的速度
“实验：探究小车速度随时间变化规律”章节考点归纳&典例示范
1.实验原理
(1)瞬时速度的计算：可用以该点为中间时刻的一段时间内的平均速度来代替，即vn＝。
(2)作出v t图像判断小车速度随时间变化的关系：以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，在坐标系中描点作出v t图像，根据点的分布规律思考小车速度与时间的关系。
2．实验器材
打点计时器、一端附有定滑轮的长铝板、小车、纸带、细绳、槽码、刻度尺、导线、交流电源。
实验操作步骤
(1)按照实验装置图，把一端带有定滑轮的长铝板平放在实验桌上，并使定滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长铝板上没有定滑轮的一端，连接好电路。
(2)铝板上放一个可以左右移动的小车，小车一端连接穿过打点计时器的纸带，另一端连接绕过定滑轮系有槽码的细绳。
(3)把小车停在靠近打点计时器的位置，启动计时器，然后放开小车，让它拖着纸带运动，打点计时器会在纸带上打下一行小点，随后，立即关闭电源。
(4)增减所挂的槽码(或在小车上放置重物)，更换纸带，再做两次实验。
【思考】
本实验有哪些实验误差？怎样减小这些实验误差？
4. 分析实验数据的方法
(1)图像法
①在坐标纸上建立直角坐标系，横轴表示时间，纵轴表示速度，并根据表格中的数据在坐标系中描点。
②用平滑曲线(包括直线)将这些点连起来，让这条线通过尽可能多的点，使不在线上的点均匀分布在线的两侧，偏差比较大的点忽略不计，注意不可用折线连接，如图所示。
③观察所得到的图线，分析小车的速度随时间变化的定量关系。
(2)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点，作为计时起点(即计数点起点)，以后依次每五个点取一个计数点，并标明0、1、2、3、4、…，如图所示。
②依次测出点0～1、0～2、0～3、0～4、…的距离x1、x2、x3、x4、…。
③1、2、3、4、…各点的瞬时速度分别为：v1＝，v2＝，v3＝，v4＝，…。将计算得出的各点的瞬时速度填入表中。
④同理，计算增减槽码后两次实验的速度，分别填入表中标有“v2”和“v3”的两行内。
小车在几个时刻的瞬时速度
⑤根据表格中的数据，分析速度随时间变化的定量关系。
【注意事项】
(1)处理纸带时，要分清计时点和计数点，搞清相邻的两个计数点之间的时间间隔T。
(2)纸带上某点的瞬时速度近似等于以此为中心的前、后相邻两点间的平均速度。
(3)标度的选择要结合数据及其分布特点，以使图像在坐标系中的分布合理、大小适中。
(4)作图时要先判断图像的大体走势，然后用平滑曲线(包括直线)“拟合”坐标系中的点，难以落在曲线上的点要大致均匀地分布在两侧，偏离曲线较远的点可略去。
5. 实验注意事项
(1)开始放开小车时，应使小车靠近打点计时器。
(2)先启动打点计时器，再放开小车。
(3)取下纸带前，先断开电源。
(4)选取一条点迹最清晰的纸带，舍掉开头一些过于密集的点迹，找一个适当的点作为计时起点。适当选取计数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清楚相邻两计数点的时间间隔T是多少。
(5)不要逐次测量各段距离，应一次测量完毕各计数点与计时起点间的距离。
(6)要防止槽码落地，避免小车跟定滑轮相碰，当小车到达定滑轮前及时用手按住。
(7)牵引小车的槽码个数要适当，以免小车速度过大而使纸带上的点太少，或者速度太小，而使各段位移差别不大，使误差增大。
【典例示范】
某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”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，每两个相邻的计数点之间还有4个点未画出，打点计时器所接交流电源的频率为50 Hz。
(1)试根据纸带上各个计数点间的距离，计算出打下B、F两个点时小车的瞬时速度，并将计算结果填入下表中(保留三位有效数字)。
(2)将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在图2的直角坐标系中，并作出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线。
(3)由所作速度—时间图像求出小车的加速度为________ m/s2。
(4)根据v t图像判断，在A计数点时，小车的速度vA＝________ m/s。
(5)若在实验过程中打点计时器使用的交流电的频率实际为60 Hz，而误以为是50Hz，这样计算出的各点的速度值与真实值相比将_________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
[答案]
(1)0.400 0.721
(2)
(3)0.80 (4)0.320 (5)偏小
在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，用打点计时器在纸带上打的点记录了小车的运动情况。某同学做此实验时的步骤如下：
A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，放开纸带，再接通电源；
B．将打点计时器固定在长铝板上，并接好电路；
C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面挂上适当的槽码；
D．小车停止运动后，直接取下纸带；
E．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔；
F．换上新纸带，再重复操作两次，然后从各纸带中选取一条点迹清晰的进行数据处理。
其中错误或遗漏的步骤有：
(1)__________________；
(2)__________________。
将以上步骤完善后，其合理的顺序为______________。
[答案]
(1)A中应先接通电源，再放开纸带
(2)D中取纸带前应先断开电源 BECADF
3. 在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，某同学使用频率为50 Hz的交流电，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共5个计数点。测得计数点间的距离如图1所示，每两个相邻的计数点之间还有四个点未画出。
(1)试根据纸带上各个计数点间的距离，计算出打下B、C、D三个点时小车的瞬时速度，则vB＝________ m/s，vC＝0.264 m/s，vD＝0.390 m/s(保留三位有效数字)。
(2)在图2所示的坐标系中作出小车的v t图线。
(3)将图线延长与纵轴相交，此交点纵坐标的物理意义是________________。
[答案]
(1)0.138
(2)
(3)计时初始的速度