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高一物理导学案
专题二 实验：探究小车速度随时间变化的规律
一、学习目标：
1．巩固打点计时器的使用、纸带数据处理、测量瞬时速度和加速度的方法．
2．通过实验探究，体验如何从实验中获取数据，学会利用图像处理实验数据的科学方法．
二、知识回顾：
两种打点计时器
(1)作用：计时仪器，当所用交流电源的频率f＝50 Hz时，每隔 打一次点。
(2)工作条件：①电磁打点计时器：
②电火花打点计时器：
注意事项：
（1）组装：
（2）启动：
（3）计时点间隔与计数点间隔：
（4）到起始点的距离与相邻两点间的距离：
三、数据处理：
1．纸带的选取与测量
(1)在三条纸带中选择一条点迹最清晰的纸带．
(2)为了便于测量，一般舍掉开头一些过于密集的点迹，找一个适当的点作计时起点(0点)．
(3)每5个点(相隔0.1 s)取1个计数点进行测量(如图所示，相邻两点中间还有4个点未画出)．
（4）如何通过纸带上所打点分布来判定物体的运动状态（匀速直线、匀变速直线运动）呢？
2．瞬时速度的计算--平均速度法
加速度的计算
通过纸带数据来计算物体运动的加速度的方法有：
①逐差公式法：
②加速度定义法：
③v-t图像斜率法：
研究物体运动速度与加速度的方法：
①纸带法：
②闪频照相法：
③光电门法：
④滴水法：
四、注意事项
1．安装打点计时器时，应尽量使纸带、小车、细线和定滑轮的上边缘在一条直线上．
2．实验前应让小车停在靠近打点计时器的位置，这样可以最大限度地利用纸带的有限长度．
3．实验时应先启动打点计时器，待其工作稳定后再释放小车，要避免小车和滑轮相碰，当小车到达滑轮前要及时用手按住小车，打完一条纸带要立即关闭电源，以避免打点计时器线圈过热而损坏．
4．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)，
五、检测练习：
1、研究小车匀变速直线运动的实验装置如图实甲所示其中斜面倾角θ可调，打点计时器的工作频率为50 Hz，纸带上计数点的间距如图乙所示，其中每相邻两点之间还有4个记录点未画出。
(1)部分实验步骤如下：
A．测量完毕，关闭电源，取出纸带 B．接通电源，待打点计时器工作稳定后放开小车
C．将小车停靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连
D．把打点计时器固定在平板上，让纸带穿过限位孔
上述实验步骤的正确顺序是：________。(用字母填写)
(2)图乙中标出的相邻两计数点的时间间隔T＝______s；
(3)计数点5对应的瞬时速度大小计算式为v5＝________；
(4)为了充分利用记录数据，减小误差，小车加速度大小的计算式应为a＝________。
2、、如下图所示为研究匀变速直线运动实验中打点计时器打出的纸带,相邻两计数点间还有两个点未画出(电源频率为).由图知纸带上点的瞬时速度__________;加速度__________;点的瞬时速度__________。(小数点后保留两位小数)
3、实验中，如图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，相邻计数点间的时间间隔T＝0.1 s。
(1)根据纸带可判定小车做________运动。
(2)根据纸带计算各点瞬时速度：vD＝______m/s，vC＝______m/s，vB＝________m/s。在右图所示坐标中做出小车的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是________。
4、利用如图甲所示的装置测量重物做自由落体运动的加速度．
(1)对该实验装置及操作的要求，下列说法正确的是________(填写字母)
A．电磁打点计时器应接220 V交流电源
B．打点计时器的两个限位孔应在同一条竖直线上
C．开始时应使重物靠近打点计时器处并保持静止
D．操作时，应先放开纸带后接通电源
E．为了便于测量，一定要找到打点计时器打下的第一个点，并选取其以后各连续的点作为计数点
(2)图乙是某同学在实验中得到的一条较为理想的纸带．把开头几个模糊不清的点去掉，以较清晰的某一个点作为计数点1，随后连续的几个点依次标记为点2、3、4.测量出各点间的距离已标在纸带上，已知打点计时器的打点周期为0.02 s．打点计时器打出点2时重物的瞬时速度为______m/s，重物做自由落体运动的加速度的值约为______m/s2.(结果保留3位有效数字)
课后练习：
1、电磁打点计时器和电火花计时器都是使用_______电源的计时仪器,电磁打点计时器工作的电压是_______,电火花计时器工作的电压是_____.当电源频率是50Hz时,它每隔______打一个点.如图所示为物体运动时打点计时器打出的一条纸带,图中相邻的点间还有四个点未标出,已知打点计时器接50Hz的交流电源,则ae段的平均速度为__________m/s,d点的瞬时速度约为__________m/s.
2、如图所示,是某同学用打点计时器研究小车做匀变速直线运动时得到的一条纸带.图中A、B、C、D点是先后连续打下的点。已知打点计时器所用电源的频率为50Hz,四个计数点间的距离SAB=7.30cm、SBC=7.62cm、SCD=7.95cm.根据以上数据可知,小车做__________运动(选填“匀加速直线”或“匀减速直线”);小车在B点时的瞬时速度的大小是__________m/s.
3、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0、1、2、3、4、5、6共7个计数点,每两个相邻的测量点之间还有四个点没标出,其部分相邻点间的距离如图所示,完成下列问题.
①.电火花计时器工作电源是__________(填“交流电”或“直流电”),电源电压是__________.
②关于打点计时器的时间间隔,下列是四位同学各自发表的看法,其中正确的是__________.
A.电源电压越高,每打两个点的时间间隔就越短
B.纸带速度越大,每打两个点的时间间隔就越短
C.打点计时器连续打两个点的时间间隔由电源的频率决定
D.如果将交流电源改为直流电源,打点计时器连续打两个点的时间间隔保持不变
③计算出打下点4时小车的瞬时速度为__________,求出小车的加速度为__________.(保留三位有效数字)
4、一位同学在研究小球自由落体运动时，用频闪照相连续记录下小球的位置如图所示．已知闪光周期为 s，测得x1＝7.68 cm，x3＝12.00 cm，用上述数据通过计算可得小球运动的加速度约为________ m/s2，图中x2约为________cm.(结果保留三位有效数字)
5、（如图为接在50Hz低压交流电源上的打点计时器，在纸带做匀加速直线运动时打出的一条纸带，图中所示的是每打5个点所取的计数点，但第3个计数点的点迹不清楚，无法确定位置。由图中数据可求得：
(1)该物体的加速度为_______________m/s2（保留两位有效数字）
(2)第3个计数点与第2个计数点的距离约为______________cm（保留三位有效数字）
(3)打第3个点时该物体的速度为______________m/s（保留两位有效数字）
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(共14张PPT)
匀变速直线运动的研究
第二章
专题二：探究小车速度随时间变化的规律
1．复习巩固两种打点计时器的结构、工作原理及其使用．
2．掌握通过实验测量瞬时速度和加速度的方法。
低压交流
一、打点计时器的工作条件
电磁打点计时器 电火花计时器
工作电压 4－6 V的_____________电源 220 V交流电源
打点周期
(50 Hz) 0.02 s 0.02 s
阻力特点 纸带与限位孔、复写纸的摩擦，纸带与振针的摩擦 纸带与限位孔、墨粉纸盘的摩擦，比前者小
记录信息 位置、时刻 (位移、时间)
(1)启动：使用计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再拉动纸带．
(2)组装：固定打点计时器，装好纸带的小车靠近打点计时器。
使用电火花计时器时，应注意把纸带正确穿好，墨粉纸盘位于纸带上方．
使用电磁打点计时器时，应让纸带穿过限位孔，压在复写纸下面．
(3)计时点：计时器连续打下的点，时间间隔 : T=0.02s
计数点：（例如：每5个点取一个点，或中间有四个点未标出等,时间间隔 : t=0.02n s）
（4）到起始点距离如甲图与相邻两点间距离如乙图：
甲 乙
二、注意事项
三、数据处理
1．纸带的选取与测量
(1)在三条纸带中选择一条点迹最清晰的纸带．
(2)为了便于测量，一般舍掉开头一些过于密集的点迹，找一个适当的点作计时起点(0点)
(3)每5个点(相隔0.1 s)取1个计数点进行测量(如图所示，相邻两点中间还有4个点未画出)
（4）如何通过纸带上所打点分布来判定物体的运动状态（匀速直线、匀变速直线运动）呢？
不是
是
是
1、瞬时速度的计算--平均速度法
2、加速度的计算
通过纸带数据来计算物体运动的加速度的方法有：
①逐差公式法：
②加速度定义法：
③v-t图像斜率法：
四、计算求解
3．实验研究物体运动速度与加速度的方法：
①纸带法：
②闪频照相法：
③光电门法：
④滴水法（自由落体运动）：
检测练习
1、研究小车匀变速直线运动的实验装置如图实甲所示其中斜面倾角θ可调，打点计时器的工作频率为50 Hz，纸带上计数点的间距如图乙所示，其中每相邻两点之间还有4个记录点未画出。
(1)部分实验步骤如下：
A．测量完毕，关闭电源，取出纸带
B．接通电源，待打点计时器工作稳定后放开小车
C．将小车停靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连
D．把打点计时器固定在平板上，让纸带穿过限位孔
上述实验步骤的正确顺序是：________。(用字母填写)
(2)图乙中标出的相邻两计数点的时间间隔T＝______s；
(3)计数点5对应的瞬时速度大小计算式为v5＝________；
(4)为了充分利用记录数据，减小误差，小车加速度大小的计算式应为a＝________。
DCBA
0.1S
0.90m/s
1.10m/s
3、实验中，如图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，相邻计数点间的时间间隔T＝0.1 s。
(1)根据纸带可判定小车做__________运动。
(2)根据纸带计算各点瞬时速度：vD＝_____m/s，vC＝______m/s，vB＝_____m/s。在右图所示坐标中做出小车的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
物理意义是________。
匀加速直线
3.90
2.64
1.38
A点的速度，即小车的初速度
4、利用如图甲所示的装置测量重物做自由落体运动的加速度．
(1)对该实验装置及操作的要求，下列说法正确的是________(填写字母)
A．电磁打点计时器应接220 V交流电源
B．打点计时器的两个限位孔应在同一条竖直线上
C．开始时应使重物靠近打点计时器处并保持静止
D．操作时，应先放开纸带后接通电源
E．为了便于测量，一定要找到打点计时器打下的第一个点，并选取其以后各连续的点作为计数点
BC
(2)图乙是某同学在实验中得到的一条较为理想的纸带．把开头几个模糊不清的点去掉，以较清晰的某一个点作为计数点1，随后连续的几个点依次标记为点2、3、4.测量出各点间的距离已标在纸带上，已知打点计时器的打点周期为0.02 s．打点计时器打出点2时重物的瞬时速度为______m/s，重物做自由落体运动的加速度的值约为______m/s2.(结果保留3位有效数字)
0.385
9.50
要点二 实验创新设计
用气垫导轨和数字计时器能更精确地测量物体的瞬时速度．如图所示，滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门，配套的数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门的时间为Δt1＝0.20s，通过第二个光电门的时间为Δt2＝0.05s，已知遮光板的宽度为2.0 cm，则滑块通过第一个光电门的速度为________，通过第二个光电门的速度为__________.遮光条从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间t为2.5s，加速度为_________。
0.1m/s
0.4m/s
