内容正文:
宣威五中龙泉学校高一年级秋季学期物理导学案 主备人:吴兴浩 2023年9月18日
2.1 实验:探究小车速度随时间变化的规律导学案
学习目标:
1、 熟练使用打点计时器,掌握处理纸带的方法,
2、 能利用纸带求得匀变速直线运动的瞬时速度、加速度。
3、会用表格、v-t 图像处理数据并进行数据分析,能探究出小车速度随时间变化的规律。
预学案:
1、实验原理
从纸带上确定计数点和两计数点间隔的时间,量出相邻计数点间的距离,利用平均速度求出瞬时速度;计算相邻计数点距离之差,通过看其是否是一个常数来确定运动性质。
2、实验器材
电磁打点计时器(或电火花计时器)、复写纸、导线、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、交流电源。
3、实验思路
要研究小车速度随时间变化的规律,就要想办法测量 ,而打点计时器具有此功能。如果用打点计时器测量速度,就可以如图所示,把一端带有滑轮的长铝板平放在实验桌上,铝板上放一个可以左右移动的小车,小车一端连接穿过打点计时器的纸带,另一端连接绕过滑轮系有槽码的细绳。小车在槽码的牵引下运动,通过研究纸带上的信息,就可以知道小车运动的速度是怎样随时间变化的。
4、实验步骤
(1)如图所示,把附有定滑轮的长木板放在实验桌上,并使定滑轮伸出桌面,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。
(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,先 ,再 ,让小车拖着纸带运动,打点计时器就在纸带上打下一系列小点,关闭电源。
(4)换上新的纸带,再重复实验两次,选择一条比较理想的纸带进行测量分析。
(5)增减所挂钩码的个数,更换纸带,按以上步骤再做两次实验。
5、注意事项
(1)固定打点计时器时应让限位孔处在长木板的中央位置;滑轮不能过高,纸带、细绳应与木板平行;
(目的:保证拉力不变,小车做匀加速直线运动)
(2)开始释放小车前,应使小车靠近打点计时器的位置;
(目的:可以最大限度地利用纸带)
(3)先接通电源,待打点计时器打点稳定后,再释放小车,当小车停止运动时及时断开电源,再取下纸带;(一先一后)
(注意:只要使用打点计时器,顺序都一样,切勿颠倒)
6、误差分析
(1)使用刻度尺测量计数点的距离时有误差;
(2)作v-t图像时出现作图误差;
(3)电源频率不稳定,造成打点的时间间隔不完全相同;
(4)长木板粗糙程度不均匀,小车运动时加速度有变化造成误差。
探究案:
1、下图为某次实验中小车运动的v-t数据表和图像
t/s
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
v1/m*s-1
16.50
21.40
26.30
31.35
36.30
41.25
问题:
1、图线的特点?
2、小车的运动规律?
3、如何求加速度?
检测案:
1、在用电火花计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,如图甲所示是一次记录小车运动情况的纸带,图中A、B、C、D、E为相邻的计数点,相邻计数点间还有四个点未画出(电源频率为50 Hz).
(1)根据运动学有关公式可求得vB=1.38 m/s,vC=________m/s,vD=3.90 m/s(保留三位有效数字),并在图乙中作出三个点的v-t图。
(2)利用求得的数值在图乙所示坐标纸上作出小车的 v-t 图象(从打A点时开始计时),利用纸带上的数据求出小车运动的加速度a=________m/s2(保留三位有效数字)。
(3)将图线延长与纵轴相交,交点的纵坐标是0.12 m/s,此交点的物理意义是_________________________。
2、利用如图甲所示装置研究匀变速直线运动规律。某次实验通过电磁打点计时器打出纸带的一部分如图乙所示,图中A、B、C、D、E为相邻的计数点,每两个相邻计数点间有4个计时点没有画出,打点计时器所接交流电源频率为50Hz。分别测出A点到B、C、D、E点之间的距离,x1、x2、x3、x4,以打A点作为计时起点,算出小车位移与对应运动时间的比值 ,并作出v-t图象如图丙所示。
(1)实验中下列措施必要的是_________(填正确答案标号)
A.打点计时器接220V交流电源 B.平衡小车与长木板间的摩擦力
C.细线必须与长木板平行 D.小车的质量远大于钩码的质量
(2)由图内中图象求出小车加速度a=_________m/s2,打A点时小车的速度vA=_________m/s。(结果均保留两位有效数字)
课后作业:《优化设计》P31 P32