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人教版 (新课标)必修1第二章 匀变速直线运动的研究1 实验：探究小车速度随时间变化的规律背景图课件ppt
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这是一份人教版 (新课标)必修1第二章 匀变速直线运动的研究1 实验：探究小车速度随时间变化的规律背景图课件ppt，共56页。PPT课件主要包含了图实－1－3，答案ABCDFG，答案C等内容，欢迎下载使用。
一、实验目的1．利用打点计时器探究小车速度随时间变化的规律．2．能画出小车运动的v－t图象，并根据图象求加速度．
3．匀变速直线运动的判断看任意相邻相等时间内的位移之差是否相等来判断物体是否做匀变速直线运动，即可利用纸带打出的点，若x6－x5＝x5－x4＝x4－x3＝aT2，则做匀变速直线运动．
三、实验器材 电火花计时器或电磁打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸片．四、实验操作1．实验步骤(1)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没有滑轮的一端，连接好电路，如图实－1－3所示．
(2)把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，并在绳的另一端挂上合适的钩码，把纸带穿过打点计时器(纸带要放在复写纸下面)，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，先接通电源，后放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点．换上新纸带，重复二次．
(4)从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开头一些比较密集的点，从后边便于测量的点开始来确定计数点，为了计算方便和减小误差，通常用连续打点五次的时间作为时间单位，即T＝0.1 s，如图实－1－4所示，正确使用毫米刻度尺测量每相邻两计数点间的距离，并填入设计的表格中．
(5)利用某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的瞬时速度．(6)增减所挂的钩码数，再做两次实验．
2．数据处理(1)由实验数据得出v－t图象①根据表格中的v、t数据，在直角坐标系中仔细描点，如图实－1－5所示可以看到，对于每次实验，描出的几个点都大致落在一条直线上．②作一条直线，使同一次实验得到的各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的各点应均匀分布在直线的两侧，这条直线就是本次实验的v－t图象，它是一条倾斜的直线．
(2)由实验得出的v－t图象进一步得出小车运动的速度随时间变化的规律．有两条途径进行分析：①直接分析图象的特点得出，小车运动的v－t图象是一条倾斜的直线，如图实－1－6所示，当时间增加相同的值Δt，速度也会增加相同的值Δv，由此得出结论：小车的速度随时间均匀变化．②通过函数关系进一步得到，既然小车的v－t图象是一条倾斜的直线，那么v随t变化的函数关系式为v＝kt＋b，显然v与t成“线性关系”，小车的速度随时间均匀变化．
五、注意事项1．交流电源的电压及频率要符合要求．2．实验前要检查打点的稳定性和清晰程度，必要时要调节振针的高度和更换复写纸．3．开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器．4．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．5．要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞，在小车到达滑轮前应及时用手按住它．
6．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50 cm长的纸带上清楚地取得六、七个计数点为宜．7．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＝0.02×5 s＝0.1 s.8．要多测几组，以尽量减小误差．9．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．
[例1] 在做“研究匀变速直线运动”的实验时，为了能够较准确地测出加速度，将你认为正确的选项前面的字母填在横线上：________________.A．把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面B．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C．再把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，每次必须由静止释放小车
D．把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面E．把小车停在靠近打点计时器处，接通直流电源后，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，换上新纸带，重复三次
解析：在实验中要尽可能地保证小车做匀变速直线运动，同时也要求纸带能尽可能地直接反映小车的运动情况，既要减小运动误差也要减小纸带的分析误差．其中E项中的电源应采用交流电，而不是直流电．
[例2] 如图实－1－7所示，小车放在斜面上，车前端拴有不可伸长的细线，跨过固定在斜面边缘的小滑轮与重物相连，小车后面与打点计时器的纸带相连．起初小车停在靠近打点计时器的位置，重物到地面的距离小于小车到滑轮的距离．启动打点计时器，释放重物，小车在重物的
牵引下由静止开始沿斜面向上运动，重物落地后，小车会继续向上运动一段距离．打点计时器使用的交流电频率为50 Hz，图实－1－8中a、b、c是小车运动纸带上的三段，纸带运动方向如箭头所示．
(1)打a段纸带时，小车的加速度为2.5 m/s2.请根据加速度的情况，判断小车运动的最大速度可能出现在b段纸带中长度为________cm的一段．(2)尽可能利用c段纸带所提供的数据，计算打c段纸带时小车的加速度大小为________m/s2.(结果保留两位有效数字)
[答案] (1)2.98 (2)5.0
[例3] 光电计时器是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图实－1－9(a)所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以精确地把物体从开始挡光到挡光结束的时间记录下来．图(b)中MN是水平桌面，Q是长木板与桌面的接触点，1和2是固定在长木板上适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有画出，长木板顶端P点悬有一铅锤，实验时，让滑块从长木板的顶端滑下，光电门1、2各自连
接的计时器显示的挡光时间分别为1.0×10－2s和4.0×10－3s.用精度为0.05 mm的游标卡尺测量滑块的宽度为d，其示数如图(c)所示．
(1)滑块的宽度d＝________cm.(2)滑块通过光电门1时的速度v1＝________m/s，滑块通过光电门2时的速度v2＝________m/s.(结果保留两位有效数字)(3)由此测得的瞬时速度v1和v2只是一个近似值，它们实质上是通过光电门1和2时的________，要使瞬时速度的测量值更接近于真实值，可将________的宽度减小一些．
[答案] (1)1.010 (2)1.0 2.5 (3)平均速度 滑块
1．“研究匀变速直线运动”的实验中，使用电磁打点计时器(所用交流电的频率为50 Hz)，得到如图实－1－10所示的纸带．图中的点为计数点，相邻两计数点间还有四个点未画出来，下列表述正确的是 ( ) 图实－1－10
A．实验时应先放开纸带再接通电源B．(x6－x1)等于(x2－x1)的6倍C．从纸带可求出计数点B对应的速率D．相邻两个计数点间的时间间隔为0.02 s
2．在“研究匀变速直线运动”的实验中，算出小车经过各计数点的瞬时速度如下：
3．(2010·广东高考)图实－1－11是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带．
(1)已知打点计时器电源频率为50 Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为________．(2)ABCD是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出，从图中读出A、B两点间距s＝________；C点对应的速度是________(计算结果保留三位有效数字)．
答案：(1)0.02 s (2)0.70 cm(0.68～0.72 cm即可给分) 0.100 m/s
4．(2010·重庆高考)某同学用打点计时器测量做匀加速直线运动的物体的加速度，电源频率f＝50 Hz.在纸带上打出的点中，选出零点，每隔4个点取1个计数点，因保存不当，纸带被污染，如图实－1－12所示，A、B、C、D是依次排列的4个计数点，仅能读出其中3个计数点到零点的距离：sA＝16.6 mm，sB＝126.5 mm，sD＝624.5 mm.
若无法再做实验，可由以上信息推知：(1)相邻两计数点的时间间隔为________s；(2)打C点时物体的速度大小为________m/s(取2位有效数字)；(3)物体的加速度大小为________(用sA、sB、sD和f表示)．
5．伽利略在《两种新科学的对话》一书中，讨论了自由落体运动和物体沿斜面运动的问题，提出了这样的猜想：物体沿斜面下滑是一种匀变速直线运动，同时他还运用实验验证了其猜想．某校物理兴趣小组依据伽利略描述的实验方案，设计了如图实－1－13所示的装置，探究物体沿斜面下滑是否做匀变速直线运动．
(1)实验时，让滑块从不同高度由静止沿斜面下滑，并同时打开装置中的阀门，使水箱中的水流到量筒中；当滑块碰到挡板的同时关闭阀门(整个过程中水流可视为均匀稳定的)．该实验探究方案是利用量筒中收集的水量来测量________的．(2)下表是该小组测得的有关数据，其中s为滑块从斜面的不同高度由静止释放后沿斜面下滑的距离，V为相应过程量筒收集的水量．分析表中数据，根据________，可以得出滑块沿斜面下滑是做匀变速直线运动的结论.
(3)本实验误差的主要来源有：距离测量的不准确，水从水箱中流出不够稳定，还可能来源于____________________等．(只要求写出一种)
6．某同学在“研究匀变速直线运动”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A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，其相邻点间的距离如图实－1－14所示，每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.10 s.
(1)试根据纸带上各个计数点间的距离，计算打下B、E两个点时小车的瞬时速度．(要求保留三位有效数字)vB＝________ m/s，vC＝0.479 m/s，vD＝0.560 m/s，vE＝________ m/s，vF＝0.721 m/s.(2)以A点为计时零点，将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在如图实－1－15所示的坐标纸上，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线．(3)根据第(2)问中画出的v－t图线，求出小车运动的加速度为________ m/s2.(保留两位有效数字)
一、实验目的1．利用打点计时器探究小车速度随时间变化的规律．2．能画出小车运动的v－t图象，并根据图象求加速度．
3．匀变速直线运动的判断看任意相邻相等时间内的位移之差是否相等来判断物体是否做匀变速直线运动，即可利用纸带打出的点，若x6－x5＝x5－x4＝x4－x3＝aT2，则做匀变速直线运动．
三、实验器材 电火花计时器或电磁打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸片．四、实验操作1．实验步骤(1)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没有滑轮的一端，连接好电路，如图实－1－3所示．
(2)把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，并在绳的另一端挂上合适的钩码，把纸带穿过打点计时器(纸带要放在复写纸下面)，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，先接通电源，后放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点．换上新纸带，重复二次．
(4)从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开头一些比较密集的点，从后边便于测量的点开始来确定计数点，为了计算方便和减小误差，通常用连续打点五次的时间作为时间单位，即T＝0.1 s，如图实－1－4所示，正确使用毫米刻度尺测量每相邻两计数点间的距离，并填入设计的表格中．
(5)利用某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的瞬时速度．(6)增减所挂的钩码数，再做两次实验．
2．数据处理(1)由实验数据得出v－t图象①根据表格中的v、t数据，在直角坐标系中仔细描点，如图实－1－5所示可以看到，对于每次实验，描出的几个点都大致落在一条直线上．②作一条直线，使同一次实验得到的各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的各点应均匀分布在直线的两侧，这条直线就是本次实验的v－t图象，它是一条倾斜的直线．
(2)由实验得出的v－t图象进一步得出小车运动的速度随时间变化的规律．有两条途径进行分析：①直接分析图象的特点得出，小车运动的v－t图象是一条倾斜的直线，如图实－1－6所示，当时间增加相同的值Δt，速度也会增加相同的值Δv，由此得出结论：小车的速度随时间均匀变化．②通过函数关系进一步得到，既然小车的v－t图象是一条倾斜的直线，那么v随t变化的函数关系式为v＝kt＋b，显然v与t成“线性关系”，小车的速度随时间均匀变化．
五、注意事项1．交流电源的电压及频率要符合要求．2．实验前要检查打点的稳定性和清晰程度，必要时要调节振针的高度和更换复写纸．3．开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器．4．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．5．要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞，在小车到达滑轮前应及时用手按住它．
6．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50 cm长的纸带上清楚地取得六、七个计数点为宜．7．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＝0.02×5 s＝0.1 s.8．要多测几组，以尽量减小误差．9．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．
[例1] 在做“研究匀变速直线运动”的实验时，为了能够较准确地测出加速度，将你认为正确的选项前面的字母填在横线上：________________.A．把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面B．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C．再把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，每次必须由静止释放小车
D．把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面E．把小车停在靠近打点计时器处，接通直流电源后，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，换上新纸带，重复三次
解析：在实验中要尽可能地保证小车做匀变速直线运动，同时也要求纸带能尽可能地直接反映小车的运动情况，既要减小运动误差也要减小纸带的分析误差．其中E项中的电源应采用交流电，而不是直流电．
[例2] 如图实－1－7所示，小车放在斜面上，车前端拴有不可伸长的细线，跨过固定在斜面边缘的小滑轮与重物相连，小车后面与打点计时器的纸带相连．起初小车停在靠近打点计时器的位置，重物到地面的距离小于小车到滑轮的距离．启动打点计时器，释放重物，小车在重物的
牵引下由静止开始沿斜面向上运动，重物落地后，小车会继续向上运动一段距离．打点计时器使用的交流电频率为50 Hz，图实－1－8中a、b、c是小车运动纸带上的三段，纸带运动方向如箭头所示．
(1)打a段纸带时，小车的加速度为2.5 m/s2.请根据加速度的情况，判断小车运动的最大速度可能出现在b段纸带中长度为________cm的一段．(2)尽可能利用c段纸带所提供的数据，计算打c段纸带时小车的加速度大小为________m/s2.(结果保留两位有效数字)
[答案] (1)2.98 (2)5.0
[例3] 光电计时器是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图实－1－9(a)所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以精确地把物体从开始挡光到挡光结束的时间记录下来．图(b)中MN是水平桌面，Q是长木板与桌面的接触点，1和2是固定在长木板上适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有画出，长木板顶端P点悬有一铅锤，实验时，让滑块从长木板的顶端滑下，光电门1、2各自连
接的计时器显示的挡光时间分别为1.0×10－2s和4.0×10－3s.用精度为0.05 mm的游标卡尺测量滑块的宽度为d，其示数如图(c)所示．
(1)滑块的宽度d＝________cm.(2)滑块通过光电门1时的速度v1＝________m/s，滑块通过光电门2时的速度v2＝________m/s.(结果保留两位有效数字)(3)由此测得的瞬时速度v1和v2只是一个近似值，它们实质上是通过光电门1和2时的________，要使瞬时速度的测量值更接近于真实值，可将________的宽度减小一些．
[答案] (1)1.010 (2)1.0 2.5 (3)平均速度 滑块
1．“研究匀变速直线运动”的实验中，使用电磁打点计时器(所用交流电的频率为50 Hz)，得到如图实－1－10所示的纸带．图中的点为计数点，相邻两计数点间还有四个点未画出来，下列表述正确的是 ( ) 图实－1－10
A．实验时应先放开纸带再接通电源B．(x6－x1)等于(x2－x1)的6倍C．从纸带可求出计数点B对应的速率D．相邻两个计数点间的时间间隔为0.02 s
2．在“研究匀变速直线运动”的实验中，算出小车经过各计数点的瞬时速度如下：
3．(2010·广东高考)图实－1－11是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带．
(1)已知打点计时器电源频率为50 Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为________．(2)ABCD是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出，从图中读出A、B两点间距s＝________；C点对应的速度是________(计算结果保留三位有效数字)．
答案：(1)0.02 s (2)0.70 cm(0.68～0.72 cm即可给分) 0.100 m/s
4．(2010·重庆高考)某同学用打点计时器测量做匀加速直线运动的物体的加速度，电源频率f＝50 Hz.在纸带上打出的点中，选出零点，每隔4个点取1个计数点，因保存不当，纸带被污染，如图实－1－12所示，A、B、C、D是依次排列的4个计数点，仅能读出其中3个计数点到零点的距离：sA＝16.6 mm，sB＝126.5 mm，sD＝624.5 mm.
若无法再做实验，可由以上信息推知：(1)相邻两计数点的时间间隔为________s；(2)打C点时物体的速度大小为________m/s(取2位有效数字)；(3)物体的加速度大小为________(用sA、sB、sD和f表示)．
5．伽利略在《两种新科学的对话》一书中，讨论了自由落体运动和物体沿斜面运动的问题，提出了这样的猜想：物体沿斜面下滑是一种匀变速直线运动，同时他还运用实验验证了其猜想．某校物理兴趣小组依据伽利略描述的实验方案，设计了如图实－1－13所示的装置，探究物体沿斜面下滑是否做匀变速直线运动．
(1)实验时，让滑块从不同高度由静止沿斜面下滑，并同时打开装置中的阀门，使水箱中的水流到量筒中；当滑块碰到挡板的同时关闭阀门(整个过程中水流可视为均匀稳定的)．该实验探究方案是利用量筒中收集的水量来测量________的．(2)下表是该小组测得的有关数据，其中s为滑块从斜面的不同高度由静止释放后沿斜面下滑的距离，V为相应过程量筒收集的水量．分析表中数据，根据________，可以得出滑块沿斜面下滑是做匀变速直线运动的结论.
(3)本实验误差的主要来源有：距离测量的不准确，水从水箱中流出不够稳定，还可能来源于____________________等．(只要求写出一种)
6．某同学在“研究匀变速直线运动”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A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，其相邻点间的距离如图实－1－14所示，每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.10 s.
(1)试根据纸带上各个计数点间的距离，计算打下B、E两个点时小车的瞬时速度．(要求保留三位有效数字)vB＝________ m/s，vC＝0.479 m/s，vD＝0.560 m/s，vE＝________ m/s，vF＝0.721 m/s.(2)以A点为计时零点，将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在如图实－1－15所示的坐标纸上，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线．(3)根据第(2)问中画出的v－t图线，求出小车运动的加速度为________ m/s2.(保留两位有效数字)
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