课件21张PPT。第二章 匀变速直线运动的研究第二章 匀变速直线运动的研究第一节 实验：探究小车速度随时间变化的规律第二章 匀变速直线运动的研究1.练习使用打点计时器及利用纸带求速度．
2．应用v -t图象处理实验数据．
一、实验目的
1．用打点计时器研究小车在重物牵引下的运动．
2．探究小车速度随时间变化的规律．二、实验原理
利用打点计时器打出的纸带上记录的数据．先计算各时刻物体的速度，再寻求速度与时间的关系．
1．求纸带上某点迹瞬时速度一般用一小段时间内的平均速度代替．
2．v -t图象上，图线的倾斜程度表示加速度的大小，如v -t图象是一条倾斜的直线，说明物体做匀变速直线运动．
三、实验器材
电磁打点计时器(或电火花计时器)、低压交流电源、导线、纸带、带滑轮的长木板、小车、钩码、细绳、复写纸片、刻度尺．
四、实验步骤
1．如图所示，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，下边挂上钩码，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处，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．换上新的纸带，重复实验两次．
5．增减所挂钩码，按以上步骤再做两次实验．
五、数据处理
1．挑选纸带并测量
在三条纸带中选择一条点迹最清晰的．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起点(0点)，每5个点(相隔0.1 s)取一个计数点进行测量．如图所示．(相邻两点间还有4个点未画出)
3.作出小车运动的v -t图象
(1)定标度：坐标轴的标度选取要合理，应使图象大致分布在坐标平面中央．
(2)描点：在坐标纸上确定出各个坐标点的位置．
(3)连线：用一条曲线或直线“拟合”这些点．
4．实验结论
分析小车运动的v -t图象，描述小车的运动速度随时间的变化规律．六、误差分析
1．木板的粗糙程度不同，摩擦不均匀．
2．根据纸带测量的位移有误差，从而计算出的瞬时速度有误差．
3．作v -t图象时单位选择不合适或人为作图不准确带来误差．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．打点完毕，立即断开电源．
4．要防止钩码落地，避免小车跟滑轮相碰，当小车到达滑轮前及时用手按住．
5．选取一条点迹清晰的纸带，适当舍弃点密集部分，适当选取计数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的时间间隔T等于多少秒．
6．在坐标纸上画v -t图象时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图象尽量分布在较大的坐标平面内．
类型一 对实验操作的考查
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木板上，并接好电路；
C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面挂上适当的钩码；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____________．
【思路分析】 应按正确的操作步骤去找错误，这也是解答此类题的关键．
【解析】 实验过程中应先接通电源，再放开纸带；取纸带前应先断开电源，所以错误的步骤是A、D.该实验步骤中合理的顺序为BECADF.
【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类型二 实验数据处理
(2013·无锡高一检测)如图所示，某同学在做“研究小车速度随时间变化的规律”的实验中，由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点的时间间隔为T＝0.10 s，其中x1＝7.05 cm，x2＝7.68 cm、x3＝8.33 cm、x4＝8.95 cm、x5＝9.61 cm，x6＝10.26 cm.
(1)求计数点3处的瞬时速度的大小；
(2)作出小车运动的速度—时间图象，由图象求小车运动的加速度．【答案】 (1)0.86 m/s (2)见解析【题后反思】 (1)作图时要先判断图象的大体走势，然后用平滑曲线“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，偏离线较远的点可删去．
(2)易错点：一是依次将所有点连成折线，二是只将三点“拟合”成线，向外不再延伸．本部分内容讲解结束按ESC键退出全屏播放
一、选择题
1．(单选)关于“探究小车速度随时间变化的规律”的实验操作，下列说法中错误的是( )
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，小车应靠近滑轮处
C．应先接通电源，待打点计时器开始打点后再释放小车
D．要在小车到达定滑轮前使小车停止运动
解析：选B.实验过程中，一般长木板应平放，不能侧向倾斜，但适当一端高一端低，也是可以的，故A项正确．在释放小车前，小车应在靠近打点计时器处，故B项不正确．应先接通电源，再放小车，故C项正确．不要让小车碰在定滑轮上，故D项正确．故选B.
2．(单选)某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，得到的纸带打的点很稀，这是由于( )
A．接的电压太高 B．接的电源频率偏高
C．所挂钩码太少 D．所挂钩码太多
解析：选D.电压的高低不影响点的疏密，故A错误，电源频率偏高、钩码太少都会使打的点较密集，故B、C错误，只有D正确．
3．(多选)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地小些
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
解析：选ACD.要减小实验误差，应从误差产生的来源进行分析，从而采取措施，本实验主要从如何打好纸带和如何较准确地测量距离、实验器材的选取等几个方面来考虑．故选ACD.
4．(单选)(2013·牡丹江高一检测)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列说法中正确的是( )
A．长木板一定要水平摆放
B．使用刻度尺测量长度时，不必估读
C．使用刻度尺测量长度时，要估读到最小刻度的下一位
D．作v -t图象时，所描线必须经过每一个点
解析：选C.实验过程中，一般长木板应平放，不能侧向倾斜，但适当一端高一端低，也是可以的，A错误．使用刻度尺测长度时，需要估读，B错误、C正确．作v -t图象时，若各点与直线拟合，则作直线并使直线经过尽量多的点，D错误．故选C.
5．(单选)在研究匀变速直线运动的实验中，算出小车经过各计数点的瞬时速度如下：
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a＝Δv/Δt算出加速度
B．根据实验数据画出v -t图象，量出其倾角，由公式a＝tan α 求出加速度
C．根据实验数据画出v -t图象，由图象上相距较远的两点所对应的速度、时间用公式a＝Δv/Δt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
解析：选C.方法A偶然误差较大．方法D实际上也仅由始末两个速度决定，偶然误差也比较大．只有利用实验数据画出对应的v -t图象，才可充分利用各次测量数据，减少偶然误差．由于在物理图象中，两坐标轴的分度大小往往是不相等的，根据同一组数据，可以画出倾角不同的许多图象，方法B是错误的．故选C.
二、非选择题
6．在下列给出的器材中，选出“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中所需的器材并填在横线上(填序号)．
①电磁打点计时器 ②天平
③低压交流电源 ④低压直流电源
⑤细线和纸带 ⑥钩码和小车
⑦秒表 ⑧一端有滑轮的长木板
⑨刻度尺
选出的器材是________________________________________________________________________．
解析：实验中给电磁打点计时器供电的是低压交流电源，而非低压直流电源．实验中小车的运动时间可以从所打纸带上根据打点间隔数出来，而不使用秒表测量，另外此实验不需要测质量．在此实验中还需用刻度尺测量计数点间的距离．
答案：①③⑤⑥⑧⑨
7．如图是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带．
(1)已知打点计时器电源频率为50 Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为__________．
(2)A、B、C、D是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出．从图中读出A、B两点间距x＝____；C点对应的速度是________(计算结果保留三位有效数字)．
解析：(1)打点计时器频率为50 Hz，周期T＝＝0.02 s，故打相邻两点的时间间隔为0.02 s.
(2)两相邻计数点间的时间间隔为T＝0.02×5 s＝0.1 s，由图读出x＝7.0 mm＝0.70 cm.C点对应速度vC＝＝ cm/s＝0.100 m/s.
答案：(1)0.02 s (2)0.68～0.72 cm 0.100 m/s
☆8.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图甲所示为一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，(A点为第一个点)相邻计数点间的时间间隔T＝0.1 s.
甲
乙
(1)根据__________________计算各点瞬时速度，则vD＝________m/s，vC＝__________m/s，vB＝________m/s.
(2)在如图所示坐标系中画出小车的v -t图线，并根据图线求出a＝________.
(3)将图线延长与纵轴相交，交点的速度的物理意义________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
解析：(1)若时间较短，平均速度可以代替中间时刻的瞬时速度．D点的瞬时速度
vD＝＝＝390 cm/s＝3.90 m/s
C点的瞬时速度
vC＝＝＝264 cm/s＝2.64 m/s
B点的瞬时速度
vB＝＝＝138 cm/s＝1.38 m/s.
(2)由上述数据画出小车的v -t图象如图所示，由图线的斜率可求得它的平均加速度
a＝＝＝12.6 m/s2.
(3)将图线延长后，与纵轴的交点的速度表示零时刻小车经过A点的速度大小．
答案：(1)某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度
3．90 2.64 1.38
(2)图象见解析 12.6 m/s2
(3)表示零时刻小车经过A点的速度大小
