高一物理人教版必修第一冊(cè)學(xué)案：實(shí)驗(yàn) 探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律 Word版含答案

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1、 2.1 實(shí)驗(yàn)：探究小車隨時(shí)間變化的規(guī)律 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1、進(jìn)一步熟練打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用。 2、加深學(xué)習(xí)利用紙帶求某時(shí)刻瞬時(shí)速度的方法。 3、進(jìn)一步提高用描點(diǎn)法作圖的能力。 重點(diǎn)難點(diǎn) 1、圖像法研究速度隨時(shí)間變化的規(guī)律。（重點(diǎn)） 2、學(xué)習(xí)利用紙帶球某時(shí)刻瞬時(shí)速度的方法。（重點(diǎn)） 3、對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度隨時(shí)間變化規(guī)律的探究。（難點(diǎn)） 自主探究 一、 實(shí)驗(yàn)器材 （1）本實(shí)驗(yàn)用到的實(shí)驗(yàn)器材有________________________。 二、實(shí)驗(yàn)原理 （1）利用紙帶計(jì)算瞬時(shí)速度；以紙帶上某點(diǎn)為中間時(shí)刻取一小段位移，用這段位移的______表示這點(diǎn)的瞬時(shí)速度。 （2）用v-t

2、圖像表示小車的運(yùn)動(dòng)情況；以速度v為_____、時(shí)間t為_____。建立直角坐標(biāo)系，用描點(diǎn)法畫出校車的v-t圖像。圖線的______表示加速度的大小，如果v-t圖像是一條傾斜的直線，說明小車的速度______的。 三、實(shí)驗(yàn)步驟 （1）如圖所示，把一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板沒有滑輪的一端，連接好電路。 （2）把一條細(xì)繩拴在小車上，使細(xì)繩跨過滑輪，下面掛上適當(dāng)?shù)你^碼，把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并把紙帶的一端連在小車的后面. （3）把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置，先______,后________（填“接通電源”或“釋放小車”），讓小車拖著紙

3、帶運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一行小點(diǎn)，隨后立即關(guān)閉電源。 （4）換上新紙帶，重復(fù)操作兩次。 四、數(shù)據(jù)處理 （1）如圖所示，一般不是直接測(cè)量相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，而是先測(cè)量出各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)到計(jì)時(shí)零點(diǎn)的距離X1、X2、X3、X4、X5，在計(jì)算出相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離，△X1=X2,△X2=X2-X1,△X3=X3-X2,△X4=X4-X3,△X5=X5-X4. （2）各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度用平均速度來代替，即v1＝，v2＝，…T為相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔，若交流電源頻率為50 Hz，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)(中間隔4個(gè)點(diǎn))，則T＝0.1 s.設(shè)計(jì)表格并記錄相關(guān)數(shù)據(jù) 位置編號(hào) 1

4、2 3 4 5 6 時(shí)刻t/s 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 v/(m·s－1) （3） 作出小車運(yùn)動(dòng)的v－t圖象 定標(biāo)度：坐標(biāo)軸的標(biāo)度選取要合理，應(yīng)使圖象大致布滿坐標(biāo)紙. 描點(diǎn)：在坐標(biāo)紙上描出各個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的位置. 連線：用一條平滑的曲線或直線“擬合”這些點(diǎn). （4） 分析數(shù)據(jù)并求出加速度 如果畫出的v－t圖象是一條傾斜的直線，說明小車做速度均勻變化的直線運(yùn)動(dòng)._____________表示開始計(jì)時(shí)時(shí)小車的速度——初速度.在v－t圖象上任意取兩個(gè)間隔較遠(yuǎn)的點(diǎn)(這兩個(gè)點(diǎn)不一定是我們表格中已測(cè)得的點(diǎn))，找出它們的坐標(biāo)值

5、，然后把它們的坐標(biāo)值代入公式a＝中求出加速度，即用圖線的____求加速度. 五、注意事項(xiàng) （1）開始釋放小車時(shí)，應(yīng)使小車___(填“靠近”或“遠(yuǎn)離”)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器. （2）先______，等打點(diǎn)穩(wěn)定后，再_______(填“接通電源”或“釋放小車”). （3）選取一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，舍掉開頭點(diǎn)跡密集部分，選取適當(dāng)?shù)挠?jì)數(shù)點(diǎn)(注意計(jì)數(shù)點(diǎn)與計(jì)時(shí)點(diǎn)的區(qū)別)，弄清楚所選的時(shí)間間隔T等于多少. （4）在坐標(biāo)紙上畫v－t圖象時(shí)，注意坐標(biāo)軸單位長(zhǎng)度的選取，應(yīng)使圖象大致布滿坐標(biāo)紙. 探究思考 一、實(shí)驗(yàn)器材和操作 二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 【典例二】2、在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，如圖

6、所示為次記錄小車運(yùn) 動(dòng)情況的紙帶，圖中A、B、C、D、E為相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)(A點(diǎn)為第一個(gè)點(diǎn))，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí) 間間隔T＝0.1 s. (1)根據(jù)________計(jì)算各點(diǎn)的瞬時(shí)速度，則vD＝______m/s，vC＝________m/s，vB________m/s. (2)在如圖所示坐標(biāo)系中畫出小車的v－t圖線，并根據(jù)圖線求出a＝________. （3） 將圖線延長(zhǎng)與縱軸相交，交點(diǎn)的速度的物理意__________________________________。 解題思路：（1）根據(jù)一段時(shí)間的平均速度等于這段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度。打D點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度：；打C點(diǎn)時(shí)小車的

7、瞬時(shí)速度：；打B點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度： （2）有上述數(shù)據(jù)作出小車的v-t圖像如圖所示： 由圖像斜率可得小車的加速度為： （3）將圖像延長(zhǎng)與縱軸相交，交點(diǎn)意義是零時(shí)刻小車經(jīng)過A點(diǎn)的速度。 答案：（1）平均速度，3.9；2.64；1.38； （2） 如上圖所示，12.8m/s2； （3） 零時(shí)刻小車經(jīng)過A點(diǎn)的速度。 隨堂訓(xùn)練 1、關(guān)于“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)操作，下列說法正確的是（　 ） A．長(zhǎng)木板不能傾斜，也不能一端高一端低 B．在釋放小車前，小車應(yīng)緊靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 C．應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器開始打點(diǎn)后再釋放小車 D．要在小車到達(dá)定滑輪前使小車停止運(yùn)

8、動(dòng)???????? 2、在“測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度”實(shí)驗(yàn)中,使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 (所用交流電的頻率為50Hz)得到如圖所示的紙帶。 圖中的點(diǎn)為計(jì)數(shù)點(diǎn),相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出來,下列表述正確的是(???) A.實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先放開紙帶再接通電源 B.相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.1s C.可表示出最接近計(jì)數(shù)點(diǎn)B對(duì)應(yīng)的速率 D.相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.02s 3、在“測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度”的實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電的頻率為50 Hz，記錄小車做勻變速運(yùn)動(dòng)的紙帶如圖所示，在紙帶上選擇0、1、2、3、4、5六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出，紙帶旁

9、并排放著帶有最小分度為毫米的刻度尺，刻度尺的零點(diǎn)跟“0”計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)齊，由圖讀出三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)1、3、5到0點(diǎn)的距離d1、d2、d3，填入下列表格中． 距離 d1 d2 d3 測(cè)量值/cm 計(jì)算小車通過計(jì)數(shù)點(diǎn)“2”的瞬時(shí)速度為v2＝________ m/s；小車的加速度是a＝________ m/s2(保留兩位有效數(shù)字)． 4、在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器“測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度”實(shí)驗(yàn)中: 1.所用實(shí)驗(yàn)器材除電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(含紙帶、復(fù)寫紙)、小車、一端帶有滑輪的長(zhǎng)木板、繩、鉤碼、導(dǎo)線及開關(guān)外,在下面的器材中,必須使用的還有___________(填選項(xiàng)代號(hào)) A.電

10、壓合適的交流電源 B.電壓合適的直流電源 C.刻度尺 D.停表 E.天平 2.某同學(xué)將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到頻率為50Hz的交流電源上,實(shí)驗(yàn)時(shí)得到一條紙帶,紙帶上為計(jì)數(shù)點(diǎn),每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒有畫出. 由紙帶可知,打C點(diǎn)時(shí)小車的速度__________m/s(結(jié)果保留三位有效數(shù)字). 3.若實(shí)驗(yàn)時(shí),電源頻率略低于50Hz,但該同學(xué)仍按50Hz計(jì)算小車的速度,則測(cè)量得到的小車速度與真實(shí)速度相比將_______________(填“偏大”“偏小”或“不變”). 5、某同學(xué)在用小車做“測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度”實(shí)驗(yàn)時(shí)，從打出的若干紙帶中選出了如圖所示的一條(每?jī)牲c(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)

11、沒有畫出來)，上部的數(shù)字為相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源頻率為50 Hz。 (1)計(jì)算出打下B點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度：vB=_________m/s (2)在研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，算出小車經(jīng)過各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度，為了計(jì)算加速度， 最合理的方法是（ ） A、根據(jù)任意兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度用公式a=Δv/Δt算出加速度 B、根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出v-t圖象，量取其傾角，由公式a=tanα求出加速度 C、根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出v-t圖象，由圖象上相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的速度、時(shí)間用公式 a=Δv/Δt算出加速度 D、依次算出通過連續(xù)兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的加速度，算出平

12、均值作為小車的加速度 (3)除了上面那種方法，我們還可以用逐差法計(jì)算小車的加速度，那么小車運(yùn)動(dòng)的加速度的計(jì)算表達(dá)式為__________________ ，加速度的大小為_____________ m/s2 。 (結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 6、某同學(xué)用如下圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究物體的速度與時(shí)間的關(guān)系： (1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先________再________．(填“接通電源”或“放開小車”) (2)若所接電源的頻率是50Hz，則每隔________秒打一個(gè)點(diǎn)． (3)圖乙是繪出的小車速度—時(shí)間關(guān)系圖線，根據(jù)圖線求出小車的加速度為a＝________m/s2.(保留三位有效數(shù)字)