高中物理 探究小车速度随时间变化的规律学案 新人教版必修1.doc

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2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律
班级________姓名________学号_____
学习目标:
了解打点计时器的构造、原理和使用方法。
学会使用打了点的纸带研究物体的运动情况。
掌握△S=aT2的物理含义，知道怎样判断一个直线运动是否为匀变速直线运动。
知道怎样利用匀变速运动的规律求某点的瞬时速度。
理解和掌握通过打点纸带用逐差法、v-t图象求匀变速直线运动的加速度。
学习重点:
1.打点计时器的的使用。
2.纸带上数据的处理。
学习难点：对纸带的处理。
主要内容：
一、练习使用打点计时器
1．实验原理
电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，它的工作电压是4～6V，电源
频率是50Hz，它每隔0．02s打一次点。电火花计时器是利用火花放电在纸带上打出
小孔而显示出点迹的计时仪器，使用220V交流电压，当电源频率为50Hz时，它每
隔0．02s打一次点。
如果运动物体带动的纸带通过打点计时器，在纸带上打下的点就记录了物体运动
的时间，纸带上的点子也相应地表示出了运动物体在不同时刻的位置，研究纸带上
点子之间的间隔，就可以了解在不同时间里，物体发生的位移和速度的大小及其变
化，从而了解物体运动的情况。
2．注意事项[①打点计时器在纸带上应打出轻重合适的小圆点，如遇到打出的是短横线，应
调整一下振针距复写纸片的高度使之增大一点。
②使用计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器稳定后，再释放纸带。
③释放物体前，应使物体停在靠近打点计时器的位置。
④使用电火花计时器时，应注意把两条白纸带正确穿好，墨粉纸盘夹在两纸带之
间，使用电磁打点计时器时，应让纸带通过限位孔，压在复写纸下面。
二、研究匀变速直线运动
1．实验目的
①进一步熟悉怎样使用打点计时器。
②测定匀变速直线运动的加速度。
2．实验原理
①理解和推得△S=aT2
②用逐差法求加速度：设物体做匀变速直线运动，加速度是a，在各个连续相等时间T内的位移分别是S1、S2、S3……，则有S2-S1=S3-S2=…=Sn-Sn-1=△S=aT2，由上式可以得到：S4-S1=S5-S2=S6-S3=3aT2，所以，测出各段位移sl、s2、s3……用逐差法求出a1=（S4-S1）/3T2，a2=（S5-S2）/3aT2，a3=（S6-S3）/3aT2。再由al、a2、a3算出平均值a，就是所要测的加速度。
③v-t图象法求加速度
3．注意事项
(1)钩码的质量适当大一些，使绳对小车的拉力始终远大于小车所受的摩擦力，保证外力基本恒定。
(2)调整滑轮架的角度，使小车的拉绳与长木板板面平行。
(3)开始时，应将小车位置摆正，使纸带与拉绳的方向一致，且不与打点计时器的限位孔边相摩擦。
(4)先启动打点计时器，再释放小车，小车行至终点时切断电源或脉冲输出开关。
(5)要防止钩码落地和小车跟定滑轮相撞。
(6)选择一条理想的纸带，是指纸带上的点迹清晰，适当舍弃点子密集部分，适当选取计数点，弄清楚所选的时间间隔T等于多少秒
4．实验步骤
(1)把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。
(2)把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上台适的钩码，把纸带穿过
打点计时器并把它的一端固定在小车的后面。实验装置见图。[来
(3)把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开小车，让小车运动，打点
计时器就在纸带上打下一系列的点。换上新纸带，重复实验三次。
（4）从三条纸带中选择一条比较理想的使用，
舍掉开头的比较密集的点子，在后边便于测量的地
方找一个开始点，我们把每打五次点的时间作为时
间的单位，也就是T=0．02×5=0．1s，在选好的开始
点下面标明0，在第六点下面标明1，在第十一点
下面标明2，在第十六点下面标明3……标明的点
O，1，2，3……叫做记数点，两个相邻记数点间的距离分别是S1，S2，S3
(5)测出六段位移S1，S2，S3，……S6的长度，把测量结果填入表中。
(6)根据测量结果，利用前面的公式，计算出a1、a2、a3的值，注意T=0．02×5=ls。
(7)求出a1、a2、a3的平均值，它就是小车做匀变速直线运动的加速度。
【例一】用打点计时器研究匀变速直线运动的实验中，造成各连续相等的时间间
隔内位移之差不是一个恒量的主要原因是()
A．长度测量不精确B．打点间隔不均匀
C．运动中受摩擦力作用D．木板未调成水平
【例二】在测定匀变速直线运动的加速度的实验中，为了减小测量小车运动加速
度的相对误差，下列列举的措施中，哪些是有益的？
使小车运动的加速度尽量小一些
适当增加挂在细绳下的钩码个数
C．在同样条件，打出多条纸带，选其中一条最理想的进行测量和计算；
D．舍去纸带上密集