第一章 3 第2课时 测量纸带的平均速度和瞬时速度 速度－时间图像-(教师word) 2021-2022学年高一新教材物理必修第一册【步步高】学习笔记(人教版) （京津鲁琼辽粤浙渝鄂冀湘云晋皖黑吉桂）

第2课时　测量纸带的平均速度和瞬时速度　速度－时间图像 [学习目标]　1.学会安装和使用打点计时器.2.学会测量纸带、制表及记录数据.3.掌握测瞬时速度的方法，会用打出的纸带求瞬时速度.4.理解速度－时间图像，会通过图像描述物体的运动． 一、测量纸带的平均速度和瞬时速度 1．根据纸带计算平均速度 用刻度尺测出n个点之间的间距Δx，测出n个点之间的时间Δt，则平均速度v＝. 2．根据打点计时器计算瞬时速度 取包含某一位置在内的一小段位移Δx，根据v＝算出这一段位移内的平均速度，用这个平均速度代表纸带经过该位置的瞬时速度．一般地，取以这个点为中间时刻的一段位移来计算．如图1所示，E点的瞬时速度可用D、F两点间的平均速度代表，即vE＝. 图1 二、速度－时间图像 1．速度－时间图像的意义：直观表示物体运动的速度随时间变化的规律． 2．速度－时间图像的获得：用横轴表示时间t，纵轴表示速度v，建立直角坐标系．根据测量的数据在坐标系中描点，然后用平滑的曲线把这些点连接起来，即得到v－t图像，如图2所示． 图2 一、测量平均速度和瞬时速度 1．实验器材 电磁打点计时器(或电火花计时器)、8 V交变电源(电火花计时器使用220 V交变电源)、复写纸(或墨粉纸盘)、导线若干、刻度尺、纸带、坐标纸． 2．实验步骤 (1)使用打点计时器获得3～5条纸带． (2)选择一条点迹清晰便于分析的纸带，测出纸带从打第1个点到打第n个点的运动时间Δt. (3)用刻度尺测量第1个点到第n个点间的位移Δx. 3．数据处理 (1)测量纸带的平均速度 若电源频率为50 Hz，则从打第1个点到打第n个点，纸带的运动时间为Δt＝0.02(n－1) s，纸带的位移为Δx，纸带的平均速度v＝.把测量和计算的结果填入表中． 记录项 实验次数 点数n 点划分出的间隔数n－1 运动时间Δt/s 位移 Δx/m 平均速度v/(m·s－1) 1 2 (2)用打点计时器测量瞬时速度 ①选取一条点迹清晰便于分析的纸带． ②从能够看清的某个点开始，每隔四个点取一个计数点，每两个计数点间的时间间隔T＝5×0.02 s＝0.1 s．在纸带上用O、A、B、C、D、…标出这些“计数点”，如图3所示． 图3 用刻度尺依次测出OA、OB、OC、OD、…的距离是s1、s2、s3、s4、…，再利用x1＝s1、x2＝s2－s1、x3＝s3－s2、x4＝s4－s3、…确定出OA、AB、BC、CD、…之间的位移x1、x2、x3、x4、…. ③运动物体在A、B、C、D、…各点的瞬时速度分别为vA＝、vB＝、vC＝、vD＝、…. 4．注意事项 (1)如果电源频率为50 Hz，在纸带上数出了n个点，那么它们的间隔数是(n－1)个，它们的时间间隔为(n－1)×0.02 s. (2)先接通电源再拉动纸带，手拉动纸带时速度应快一些，以防点迹太密集． (3)计算计数点的瞬时速度时，Δx、Δt应取此计数点前、后两个点之间的位移和时间，即vn＝. (2021·定远育才学校月考)(1)在某次实验中，某同学选出了一条清晰的纸带，并取其中的A、B、C…七个点进行研究，这七个点和刻度尺标度对应的位置如图4所示．(打点计时器所用电源频率为50 Hz) 图4 可求出A点到D点的距离是________ cm. (2)由实验数据可得A点到D点的平均速度是________ m/s；B点的瞬时速度是________ m/s.(结果均保留两位有效数字) 答案　(1)4.10　(2)0.14　0.13 二、速度－时间图像 如图5所示是一条打点计时器打出的纸带，电源频率为50 Hz,0、1、2、3、4、5、6是七个计数点．每相邻两个计数点之间还有四个点未画出，各计数点到0的距离如图所示． 图5 (1)求出2、4计数点的瞬时速度并填入表格． v1 v2 v3 v4 v5 v6 数值/(m·s－1) 0.20 0.61 0.70 0.70 (2)在图6直角坐标系中画出运动物体的速度—时间图像． 图6 (3)根据图像定性描述物体的运动情况． 答案　(1)0.40　0.69　(2)见解析图　(3)见解析 解析　(1)由于相邻两计数点之间还有四个点未画出，所以图中相邻两个计数点之间的时间间隔为0.1 s，则v2＝ m/s＝0.40 m/s，v4＝ m/s＝0.69 m/s. (2)根据(1)表格中数据在直角坐标系中描点，然后连线得到v—t图像如图所示． (3)从v－t图像中看出，物体在0～4 s内做加速运动，4～6 s内物体做匀速运动． (多选)做直线运动的物体，其v－t图像如图7所示，下列判断正确的是(　　) 图7 A．物体在1 s末改变运动方向 B．物体在前3 s内运动