2-1探究小车速度随时间变化的关系

第二章匀变速直线运动的研究人教版物理第二章匀变速直线运动的研究人教版物理●情景切入在生活中，人们跳远助跑、水中嬉戏、驾车行驶、短道速滑(如图)；在自然界里，物体下落、鸽子飞翔、猎豹捕食、蜗牛爬行、蚂蚁搬家……这些运动中都有速度的变化．物体的速度变化存在规律吗？怎样探索复杂运动蕴涵的规律？第二章匀变速直线运动的研究人教版物理1.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人教版物理※※掌握实验原理及实验仪器的安装与使用※学会用图象法处理实验数据※根据“v－t”图象描述小车的运动规律第二章匀变速直线运动的研究人教版物理要探究一个物体的速度随时间变化的规律，必须知道物体在不同时刻的速度，但直接测量物体的速度是不容易的．请同学们思索一下怎样利用下面的实验装置，探究小车速度随时间的变化规律．第二章匀变速直线运动的研究人教版物理1．为了研究小车的速度随变化的规律，需要把固定在长木板上，把穿过打点计时器，连在的后面．把小车停在打点计时器的位置．2．在三条纸带中选择一条最的．为了便于测量，舍掉一些的点迹，找一个适当的点当做．时间打点计时器纸带小车靠近开头清晰过于密集计时起点第二章匀变速直线运动的研究人教版物理3．下表是某同学实验获得的数据，请根据表中的v、t数据在坐标系中描点，并观察思考，找出这些点的分布规律.位置ABCDEFG时间(s)00.10.20.30.40.50.6v(m/s)0.380.630.881.111.381.621.90第二章匀变速直线运动的研究人教版物理结论：．如果没有实验误差的理想情况，小车运动的v－t图象是一条倾斜的直线第二章匀变速直线运动的研究人教版物理(1)实验目的利用打点纸带研究小车的运动情况，分析小车的速度随时间变化的规律．第二章匀变速直线运动的研究人教版物理(2)实验原理利用纸带上的数据和第一章的方法求出通过各计数点的速度(学完本章第3节后可根据匀变速直线运动某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，即vn＝求出打第n个计数点时纸带的瞬时速度)，再作出v－t图象，分析v与t的关系．第二章匀变速直线运动的研究人教版物理(3)实验器材打点计时器、纸带、刻度尺、导线、低压交流电源、小车、钩码第二章匀变速直线运动的研究人教版物理(4)实验过程①(如图所示)把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上远离滑轮的一端，连接好电路．第二章匀变速直线运动的研究人教版物理（2）将纸带穿过打点计时器的限位孔，固定在小车的后面。让细线绕过滑轮，一端栓在小车前面，另一端挂上适量的钩码，并调节滑轮高度使细线与木板平行。（3）让小车停在靠近打点计时器的位置。先启动打点计时器，待打点稳定后再释放小车，让小车拖着纸带运动。打完一条纸带立即关闭电源。（4）增减所挂钩码，换上新纸带，再重复操作两次。（5)从三条纸带中选择一条比较理想的进行数据处理。第二章匀变速直线运动的研究人教版物理在本实验中，如果长木板不是平放在实验桌上，而是与水平面有一定的夹角，那么对探究小车的运动规律是否有影响？答案：没有影响解析：没有影响，但悬挂钩码的个数应适当改变，以保证满足以0.1s为计数点取6组数据的要求．因为不管长木板是平放还是与水平面有一定的夹角，小车的运动性质不会改变，只是速度变化的快慢不同了．第二章匀变速直线运动的研究人教版物理点评：长木板与水平面有一定的夹角，只是改变了小车运动的加速度，角度变大，小车运动的加速度变大.第二章匀变速直线运动的研究人教版物理(1)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开始点，作为计数始点，以后依次每五个点取一个计数点，并标明0、1、2、3、4…，测量各计数点到0点的距离x，并记录填入表中.位置编号012345时间t/sx/mv/(m·s－1)第二章匀变速直线运动的研究人教版物理②分别计算出与所求点相邻的两计数点之间的距离Δx1、Δx2、Δx3….③利用一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度求得各计数点1、2、3、4、5的瞬时速度，填入上面的表格中．④根据表格的数据，分析速度随时间怎么变化．第二章匀变速直线运动的研究人教版物理(2)图象法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画一条直线，让这条直线通过尽可能多的点，不在线上的点均匀分布在直线的两侧，偏差比较大的点忽略不计，如图所示．③观察所得到的直线，分析物体的速度随时间的变化规律.第二章匀变速直线运动的研究人教版物理(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.第二章匀变速直线运动的研究人教版物理(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，计时器工作后，再放开小车，当小车停止运动时及时断开电源．(3)要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞，当小车到达滑轮前及时用手按住它．(4)牵引小车的钩码个数要适当，以免加速度过大而使纸带上的点太少，或者加速度太小，而使各段位移无多大差别，从而使误差增大，加速度的大小以能在50cm长的纸带上清楚地取得六、七个计数点为宜．第二章匀变速直线运动的研究人教版物理(5)要区别计时器打出的点与人为选取的计数点，一般在纸带上每隔四个点取一个计数点，即时间间隔为T＝0.02×5s＝0.1s.(6)描点时最好用坐标纸，在纵、横轴上选取合适的单位，用细铅笔认真描点．第二章匀变速直线运动的研究人教版物理在探究小车速度随时间变化的规律的实验中，按照实验进行的先后顺序，将下述步骤的代号填在横线上____________________A．把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面B．把打点计时器固定在木板的没有滑轮的一端，并连好电路C．换上新的纸带，再重做两次D．把长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面第二章匀变速直线运动的研究人教版物理E．使小车停在靠近打点计时器处，接通电源，放开小车，让小车运动F．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下边吊着合适的钩码G．断开电源，取出纸带第二章匀变速直线运动的研究人教版物理解析：正确的实验步骤是：把长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在木板的没有滑轮的一端，并连好电路，把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，另一端吊合适的钩码，把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面，使小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，再放开小车，让小车运动，打完一条纸带，断开电源，取下纸带，换上新纸带，再重做两次，即顺序为：DBFAEGC.答案：DBFAEGC.点评：对于实验的步骤，同学们应结合实际操作掌握．第二章匀变速直线运动的研究人教版物理在探究小车速度随时间变化的规律实验中，某同学操作中有以下实验步骤，其中有错误或遗漏的步骤．(遗漏步骤可编上序号G、H、…)A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处先放开纸带，再接通电源；B．将打点计时器固定在平板上，并接好电路；C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码；D．取下纸带；第二章匀变速直线运动的研究人教版物理E．将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上平稳地滑行；F．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔．将以上步骤完善并按合理顺序填写在横线上：______________________________________________________________________________________________.第二章匀变速直线运动的研究人教版物理答案：由实验原理和实验要求可知错漏步骤：(1)A中应先接通电源，再放开纸带；(2)D中取下纸带之前应先断开电源，使计时器停止工作．(3)实验中应补充G步骤：换上新纸带，再重复做三次．(4)实验步骤顺序：BFECADG第二章匀变速直线运动的研究人教版物理在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图所示，给出了从0点开始，每5个点取一个计数点的纸带，其中0、1、2、3、4、5、6都为计数点，测得：x1＝1.40cm，x2＝1.90cm，x3＝2.38cm，x4＝2.88cm，x5＝3.39cm，x6＝3.87cm.那么：第二章匀变速直线运动的研究人教版物理(1)在打点计时器打出点1、2、3、4、5时，小车的速度分别为：v1＝________cm/s，v2＝________cm/s，v3＝________cm/s，v4＝________cm/s，v5＝________cm/s.(2)在平面直角坐标系中作出v－t图象．(3)分析小车运动速度随时间变化的规律．第二章匀变速直线运动的研究人教版物理解析：(1)显然，两相邻的计数点之间的时间间隔为T＝0.02s×5＝0.1s.对应各点的速度分别为：v1＝x1＋x22T＝1.40＋1.902×0.1cm/s＝16.50cm/sv2＝x2＋x32T＝1.90＋2.382×0.1cm/s＝21.40cm/sv3＝x3＋x42T＝2.38＋2.882×0.1cm/s＝26.30cm/s第二章匀变速直线运动的研究人教版物理v4＝x4＋x52T＝2.88＋3.392×0.1cm/s＝31.35cm/sv5＝x5＋x62T＝3.39＋3.872×0.1cm/s＝36.30cm/s(2)利用描点法做出v－t图象，如图所示．第二章匀变速直线运动的研究人教版物理(3)小车运动的v－t图象是一条倾斜的直线，说明速度随时间均匀增加，它们成“线性关系”．答案：(1)16.5021.4026.3031.3536.30(2)如图所示(3)速度随时间均匀增加第二章匀变速直线运动的研究人教版物理点评：根据纸带数据分析运动性质的方法通常是由vn＝，即由一段时间的平均速度表示中间时刻的瞬时速度，求出各计数点的瞬时速度，作v－t图象分析；如果图象是一条倾斜直线，表明物体速度随时间均匀增加；如果是一条平行于t轴的直线，表明物体做匀速直线运动；如果图象是曲线，则表明物体做变速直线运动，图线的斜率表示加速度．第二章匀变速直线运动的研究人教版物理第二章匀变速直线运动的研究人教版物理(1)由纸带提供的数据求出打下C、E点时的小车的速度，填入下表：计数点序号BCDE计数点对应的时刻t/s00.10.20.3通过计数点时小车的速度v/m·s－10.250.45第二章匀变速直线运动的研究人教版物理(2)根据上表中的数据，在图中作出小车运动的v－t图线；(3)根据作出的v－t图线可得小车运动的加速度为________m/s2.答案：(1)0.350.55(2)如图所示(3)1第二章匀变速直线运动的研究人教版物理解析：(1)用一段时间的平均速度替代中间时刻的瞬时速度，则vC＝BD2T＝AD－AB2T＝0.35m/s；vE＝DF2T＝AF－AD2T＝0.55m/s.(2)画出的v－t图象应为一条倾斜直线，如图所示．第二章匀变速直线运动的研究人教版物理(3)由图象的斜率可求得加速度a＝＝1m/s2.