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第二章 匀变速直线运动的研究—学案
1实验:探究小车速度随时间变化的规律
一、实验目的
1.进一步练习使用打点计时器.
2.利用v-t图象处理数据,并据此判断物体的运动性质.
3.能根据实验数据求加速度.
二、实验原理
1.利用打点计时器所打纸带的信息,代入计算式vn=,即用以n点为中心的一小段位移的平均速度代替n点的瞬时速度.
2.用描点法作出小车的v-t图象,根据图象的形状判断小车的运动性质.若所得图象为一条倾斜直线则表明小车做匀变速直线运动.
3.利用v-t图象求出小车的加速度.
三、实验器材
打点计时器、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源.
一、实验步骤
1.如图2-1-1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.
图2-1-1
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.
二、数据处理
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…如图2-1-2所示.
图2-1-2
(2)依次测出01、02、03、04…的距离x1、x2、x3、x4…,填入表中.
位置 1 2 3 4 5 6 长度 x1 x2 x3 x4 x5 x6 各段长度 0~2 1~3 2~4 3~5 4~6 时间间隔
v/(m·s-1) (3)1、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速度填入表中.
(4)根据表格中的数据,分析速度随时间变化的规律.
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2-1-3所示.
图2-1-3
(3)观察所得到的直线,分析物体的速度随时间的变化规律.
(4)根据所画v-t图象求出小车运动的加速度a=.
三、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.
四、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.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.
5.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.
6.要区分打点计时器打出的计时点和人为选取的计数点,一般在纸带上每隔4个点取一个计数点,即时间间隔为t=0.02×5 s=0.1 s.
7.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.
实验探究一 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________.
【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
实验探究二 实验数据的处理
在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中,如图2-1-4所示为记录小车运动情况的一条纸带,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.
图2-1-4
(1)计算D、C、B各点的瞬时速度,vD=________m/s,vC=________m/s,vB
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