實驗 探究小車速度隨時間變化的規(guī)律教案

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1、§2.1 實驗 探究小車速度隨時間變化的規(guī)律 一、實驗目標： 1、 通過小車在鉤碼牽引下運動的實驗探究，進一步掌握打點計時器的使用方法和利用打點計時器研究物體運動的方法。 2、 能夠從實驗得到的幾條紙帶中，選擇較為理想的紙帶，并能在紙帶上選擇恰當?shù)挠嫈?shù)點。 3、 知道怎樣計算各個計數(shù)點的速度。 4、 設計表格填入實驗數(shù)據(jù)，并能在坐標紙上畫出v-t圖象。有條件的同學應根據(jù)書中的提示用計算機繪出v-t圖象。了解小車速度隨時間變化的規(guī)律 二、實驗器材： 帶有滑輪的長木板、小車、帶有小鉤的細線、鉤碼若干、打點計時器、紙帶、刻度尺、學生電源、導線若干、夾子。 三、實驗過程： 1、器

2、材安裝 （1）把帶有滑輪的長木板平放在實驗桌上。 （2）把打點計時器固定在長木板的一端并連接好電源，將紙帶穿過打點計時器限位孔（從復寫紙下面穿過）。 （3）將小車靠近打點計時器放在長木板上，把紙帶的一端固定在小車后端。 （4）將細繩繞過定滑輪，細繩的一端連在小車的前面，另一端掛上適當?shù)你^碼。 2、數(shù)據(jù)采集 （1）先啟動打點計時器，然后放開小車（注意順序），讓小車拖著紙帶運動，打點計時器在紙帶上打下一行小點。隨后立即關閉電源。 （2）取下紙帶，換上新紙帶，每組測量三次。 （3）在三條紙帶中選擇點跡清晰、沒有漏點的一條進行數(shù)據(jù)處理。 3、數(shù)據(jù)處理 （1）舍掉紙帶開頭一些過于密集

3、的點跡，找一個適當?shù)狞c做為計時起點，并記為0點。 （2）從起點開始，每隔4個點取一個計數(shù)點，分別記為1、2、3、4、5點。 [問題探究]：相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔為多少秒？ （3）用直尺分別測量相鄰的兩個計數(shù)點間的距離，填入下表。 [問題探究]：通過觀察、思考，看看相鄰的兩個計數(shù)點間的距離有什么規(guī)律？ 點拔：相鄰的距離之差是一個定值。這是勻變速直線運動一個很重要的特點，也是判斷一個直線運動是不是勻變速直線運動的一個依據(jù)。 （4）根據(jù)相鄰的兩個計數(shù)點間的距離分別測量中間的計數(shù)點1、2、3、4的瞬時速度，把各個計數(shù)點的瞬時速度填入下表。 點拔：求計數(shù)點瞬時速度公式舉例：V1=，且T

4、 =0.1s。 [問題探究]：你能不能根據(jù)相鄰兩個數(shù)點間的距離的規(guī)律計算起點0點和最后一個計數(shù)點5點的瞬時速度？把這兩個計數(shù)點的瞬時速度也填入下表。 點拔：假設0點前面還有一個計數(shù)點0’點，讓0點作為0’點和1點的時間中點。同理假設5點后面還有一個計數(shù)點6點，讓5點作為4點和6點的時間中點。根據(jù)相鄰兩個數(shù)點間的距離的規(guī)律計算出0’點到0點間的距離、5點到6點間的距離，即可用同樣的方法計算起點0點和最后一個計數(shù)點5點的瞬時速度。 計數(shù)點編號 0 1 2 3 4 5 時 間t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 相鄰點間距x/m 0

5、 速度v/(ms-1) （5）以速度v為縱軸，時間t為橫軸建立直角坐標系。根據(jù)表中的v、t數(shù)據(jù)，選擇適當?shù)淖鴺藛挝辉谧鴺讼抵忻椟c。 [問題探究]：通過觀察、思考，看看這些點的分布有什么規(guī)律？ 點拔：這些點差不多全部落在一條直線上。 [問題探究]：怎樣根據(jù)這些點作出小車的速度和時間關系直線？ 點拔：讓這些點盡可能均勻分布在直線的兩側。 [試一試]：有條件的同學應根據(jù)書中的提示用計算機繪出小車的v-t圖象。用計算機繪圖時要注意兩個坐標軸主單位的選取。 [問題探究]：根據(jù)小車的v-t圖象，探究小車速度隨時間變化的規(guī)律。 點拔：小車的v-t圖象是一條

6、直線，說明小車在任意相等的時間內速度的變化都相同，即小車的加速度不變。 四、方法指導： [例題] 小車拖動紙帶運動時打點計時器在紙帶上打出的點如下圖所示。在紙帶上從點跡清晰的某點開始取一個起點并記為0，然后每隔4個點取一個計數(shù)點，分別記為1、2、3、4、5，測出相鄰的兩個計數(shù)點間的距離分別為xo1=10mm、x12=14mm、x23=18mm、x34=22mm、x45=26mm。 0 1 2 3 4 5 （1）分別計算各個計數(shù)點的瞬時速度，看看有什么規(guī)律？ （2）作出表示小

7、車速度與時間的關系曲線，這是一條什么曲線？ （3）小車做什么運動？ [解析] （1）先根據(jù)時間中點速度等于平均速度計算中間各個計數(shù)點的瞬時速度，V1==m/s=0.12 m/s，同理可得V2=0.16 m/s、V3=0.20 m/s、V4=0.24m/s. 再計算兩端點的速度，假設0點前面還有一個計數(shù)點0’點，0點為0’點和1點的時間中點，則x0’0=6mm， V0==m/s=0.08 m/s。同理假設5點后面還有一個計數(shù)點6點，5點為4點和6點的時間中點，則x56=30mm， V5==m/s=0.28 m/s。 （2）根據(jù)計算的各個計數(shù)點的速度與時間的對應關系，先在坐標系中描點，然后

8、把這些點描成一條直線（這些點盡可能均勻分布在直線的兩側）。如圖所示。 （3）小車的v-t圖象是一條直線，說明小車在任意相等的時間內速度的變化都相同，即小車的加速度不變，小車的運動軌跡又是一條直線，且速度越來越大，因此小車做勻加速直線運動。 [問題探究]：如果不計算各個計數(shù)點的速度，你能不能作出小車速度與時間關系的圖象？ 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.30 0.20 0.10 O 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 V t/s 點拔：先把紙帶每隔0.1s剪斷，得到若干短紙條。再把這些紙條并排貼在坐標紙上（不留

9、空隙也不重疊），使這些紙條下端對齊，作為時間軸，每條紙條的寬度代表0.1s，標出時間?？v軸為速度軸，每條紙條的高度就是小車在這0.1s內的位移大小，每條紙條的高度與0.1s比值就表示這0.1s時間內小車的平均速度（如：縱坐標上1cm高就表示這0.1s時間內小車的平均速度是10cm/s），也就是這0.1s時間中點的瞬時速度。最后將每條紙條上邊緣中點用一條直線連起來，這條直線就能反映小車速度與時間的關系。如圖所示。 五、思考練習： 1、在《探究小車速度隨時間變化的規(guī)律》實驗中，下列做法中不正確或不必要的是 A、長木板必須水平放在實驗桌上 B、小車應從靠近打點器處釋放 C、應先接通電

10、源，再釋放小車 D、必須從紙帶上第一個點開始選擇計數(shù)點 0 1 2 3 4 5 6 2、在用接在50 Hz交流電源上的打點計時器測定小車做勻加速直線運動的加速度的實驗中，得到如圖所示的一條紙帶，在紙帶上從點跡清晰的某點開始取一個起點并記為0，然后每隔4個點取一個計數(shù)點，分別記為1、2、3、4、5、6，以0點為坐標原點，測出1、2、3、4、5、6點的坐標分別為：12.0mm、28.1mm、48.0mm、71.9mm、100.0mm、132.1mm。 （1）分別計算

11、相鄰兩個計數(shù)點間的距離，有什么規(guī)律？ （2）分別計算各個計數(shù)點的速度，有什么規(guī)律？ （3）作出表示小車速度與時間的關系曲線，這是一條什么曲線？ （4）小車做什么運動？小車的加速度為大？ 4 3 0 t/s υ/m. s 甲 4 2 1 8 乙 3、甲和乙兩個物體在同一直線上運動, 它們的v－t圖像分別如圖中的甲和乙所示.。根據(jù)圖中所給的數(shù)據(jù)，請你盡可能詳細地描述這兩個物體的運動情況。 4、如圖所示為一物體作勻變速直線運動的υ－t圖線，以下判斷中正確的是 20 －20 3 0 t/s υ/m. s -1 4 2 1 Ａ、物體始終沿正方向運動 Ｂ、物體先沿負方向減速運動，在t=2s后開始沿正方向加速運動 Ｃ、在t=2s前加速度方向與速度方向相反 在t=2s后加速度方向與速度方向相同 Ｄ、加速度大小和方向在0—4s內都不變 5、[探究創(chuàng)新]：在桌面上放一根細長紙帶，一同學手牽紙帶緩慢運動，另一同學拿一只畫筆，按一定時間間隔(比如每秒1次或每秒2次)點擊紙帶。比一比，看誰牽動紙帶運動的速度變化最小。 第4頁