第1節實驗：探究小車速度隨時間變化的規律導學天地學習要求基本要求1.知道實驗目的，說出實驗中各器材的作用，正確布列器材進行實驗操作.2.會選擇點跡清晰的紙帶，標出合理的測量點（計數點），測量各測量點（計數點）間的距離.3.會近似計算各測量點的瞬時速度.4.能建立標度合適的v－t坐標系，并正確地描點，能用一條曲線（包括直線）擬合圖象中的點.發展要求1.能根據圖象說出小車速度隨時間變化的規律.2.能根據小車速度變化的情況預測圖象的基本特點.說明不要求用計算機繪制v－t圖象學法指導做變速直線運動的物體，當研究時間Δt很短時，在這段時間內速度變化量就很小，就可以認為物體在這段時間內做勻速直線運動，那么在這段時間內的某時刻的瞬時速度就等于這段時間內的平均速度.這是變與不變的關系在物理學中的又一體現.自主學習知識梳理自主探究1.實驗步驟（1）一端附有____________的長木板放在實驗桌上，打點計時器固定在長木板的____________.（2）紙帶穿過打點計時器的____________，固定于小車的后面，細繩的一端拴在小車的前端，跨過定滑輪，另一端掛上適當的____________.（3）將小車停在____________的位置，先____________后釋放紙帶.（4）打完一次紙帶后立即____________，換上紙帶，重復操作三次.2.數據處理（1）在三條紙帶中選取一條____________的紙帶.為了便于測量，舍掉開頭一些過于密集的點跡，找一個適當的點作為____________.（2）可以選擇相隔Δt的點為____________進行測量，記入自己設計的表格，得出各計數點的瞬時速度.3.作出速度—時間圖象（1）在____________圖象中進行描點，通過觀察思考，找出這些點的分布規律.（2）根據描點作出速度—時間圖象.1.怎樣由實驗數據得v－t圖象？2.如何由實驗得出的v－t圖象進一步得出小車運動速度隨時間變化的規律？理解升華重點、難點、疑點解析1.對通過實驗數據得v－t圖象的理解我們通過嚴謹求實的實驗打出紙帶，用毫米刻度尺準確測量出相鄰兩計數點間的間距，計算出各計數點對應的瞬時速度填入設計好的表格中，根據表格中的v、t數據，在直角坐標系中描點，仔細觀察這些點的分布情況，我們發現這些點都大致落在一條直線上.我們可以大膽猜測，如果沒有實驗誤差，這些點應該落在一條直線上.這樣我們做一條直線，且使盡可能多的點落在這條直線上，落不到直線上的各點應均勻分布在直線的兩側，這就畫出了小車運動的速度—時間圖象，是一條傾斜的直線.特別提醒：①我們在作圖時，應讓圖象連接盡可能多的點，不能連接的點對稱分布在圖象兩側，從而使每個有意義的數據點都發揮了作用，取數群的平均位置減少了測量的偶然誤差.②對于偏離圖線較大的點，作圖象時不要輕易舍去.若總是在某處出現偏離較大的點，這可能孕育重大發現.2.由v－t圖象分析小車運動速度隨時間變化的規律如何由實驗得出的v－t圖象，進一步得出小車運動的速度隨時間變化的規律？我們可以從兩條途徑進行：一是通過直接分析圖象（圖2－1－1）的特點得到.小車運動的v－t圖象是一條傾斜的直線，那么當時間增加相同的值Δt，速度也會增加相同的值Δv.也就得出結論：小車的速度隨時間均勻變化；圖2－1－1二是通過得出函數關系式進一步得到，既然小車的v－t圖象是一條傾斜直線，那么，v隨t變化的函數式v=kt+b，顯然v與t成“線性關系”.小車的速度隨時間均勻增加.3.實驗中的注意事項（1）開始釋放小車時，應使小車靠近打點計時器.（2）先接通電源，等打點穩定后，再釋放小車.（3）取下紙帶前，先斷開電源.（4）要防止鉤碼落地和小車跟滑輪相撞，當小車到達滑輪前及時用手按住它.（5）牽引小車的鉤碼個數要適當，以免加速度過大而使紙帶上的點太少，或者加速度太小，而使各段位移無多大差別，從而使測量誤差增大，加速度的大小以能在50cm長的紙帶上清楚地取得六、七個計數點為宜.（6）要區別計時器打出的點與人為選取的計數點，一般在紙帶上每五個點取一個計數點，即時間間隔為T=0.02×5s=0.1s.例題剖析應用點一：實驗器材的選擇例1：在下列給出的器材中，選出“探究小車速度隨時間變化的規律”的實驗中所需的器材填在橫線上（填編號）.①打點計時器②天平③低壓交流電源④低壓直流電源⑤細繩和紙帶⑥鉤碼和小車⑦秒表⑧一端有滑輪的長木板⑨刻度尺選出器材是____________.解析：打點計時器是一種計時儀器，所用電源是低壓交流電源，因此④⑦不選.該實驗不需要測量質量，因此②不選.答案：①③⑤⑥⑧⑨點評：要掌握實驗器材的選取，首先要理解實驗的原理，結合實驗目的和實驗過程進行記憶.拓展練習1－1：在下列所給器材中，本實驗所需的器材有____________；為達到實驗目的，還應增添____________.①電磁打點計時器②天平③低壓直流電源④細繩⑤紙帶⑥小車⑦鉤碼⑧秒表⑨一端有滑輪的長木板應用點二：熟悉實驗操作步驟例2：在“探究小車速度隨時間變化的規律”的實驗中，某同學操作中有以下實驗步驟，其中有錯誤或遺漏的步驟有（遺漏步驟可編上序號G、H……）______________________.A.拉住紙帶，將小車移至靠近打點計時器處，先放開紙帶，再接通電源B.將打點計時器固定在平板上，并接好電路C.把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，下面吊著適當的鉤碼D.取下紙帶E.將平板一端抬高，輕推小車，使小車能在平板上做勻速運動F.將紙帶固定在小車后部，并穿過打點計時器的限位孔將以上步驟完善并按合理的順序寫在橫線上____________.解析：在“探究小車速度隨時間變化的規律”的實驗中，要先接通電源，再放開紙帶.在取下紙帶前要先斷開電源.為了減小誤差，應重復3次即打3條紙帶.答案：（1）A中應先接通電源，再放開紙帶.（2）D中取下紙帶前應先斷開電源.（3）補充步驟G：換上新紙帶，重復3次步驟順序為：BFECADG點評：對于實驗步驟，同學們應結合實際操作掌握.拓展練習2－1：關于“探究小車速度隨時間變化的規律”的實驗操作，下列說法錯誤的是（）A.長木板不能側向傾斜B.在釋放小車前，小車應緊靠在打點計時器上C.應先接通電源，待打點計時器開始打點后再釋放小車D.要在小車到達定滑輪前使小車停止運動應用點三：根據紙帶判斷物體速度隨時間變化的規律例3：在“探究小車速度隨時間變化的規律”的實驗中，如圖2－1－2所示，是一條記錄小車運動情況的紙帶，圖中A、B、C、D、E為相鄰的計數點，每相鄰的兩個計數點之間還有4個點沒有畫出，交流電的頻率為50Hz.圖2－1－2（1）在打點計時器打B、C、D點時，小車的速度分別為：vB=____________m/s；vC=____________m/s；vD=____________m/s.（2）在如圖2－1－3所示的坐標系中畫出小車的v－t圖象.圖2－1－3（3）將圖線延長與縱軸相交，交點的速度是_________，此速度的物理含義是__________.解析：（1）若時間較短，平均速度可以代替某一點的瞬時速度，所以B點的瞬時速度vB=m/s=1.38m/sC點的瞬時速度vC=m/s=2.64m/sD點的瞬時速度vD=m/s=3.90m/s（2）根據以上數據作出小車的v－t圖象，如圖2－1－4所示.圖2－1－4（3）將圖線延長與縱軸相交，交點的速度約為v=0.2m/s.此速度的物理含義是：表示0時刻小車經過A點時的速度.答案：見解析點評：描點法是作圖的一種最基本的方法，最重要的有三點：①準確性（標度要合適）.②要用平滑曲線連接，且讓盡可能多的點分布在線上，不在線上的點要大致均勻地分布在兩側，離線較遠的點可刪去.③要使圖象分布在坐標紙中央.拓展練習3－1：圖2－1－5是某一做直線運動的小車（后連紙帶）通過打點計時器時打出的一段紙帶.圖中的0、1、2、3、4、5、6為按時間順序選取的7個計數點，每相鄰兩個點中間都有4個點未畫出.用刻度尺量出1、2、3、4、5、6點到0點的距離分別是8.78cm，16.08cm，21.87cm，26.16cm，28.84cm，30.07cm.請做出其v－t圖象，并分析小車的運動特點圖2－1－5自我反饋自主學習1.滑輪另一端限位孔鉤碼靠近打點計時器啟動計時器關閉電源2.最清晰計時起點0.1s3.v－t例題評析拓展練習1－1：①④⑤⑥⑦⑨低壓交流電源和刻度尺拓展練習2－1：B拓展練習3－1：略演練廣場夯實基礎1.根據打點計時器打出的紙帶，我們可以從紙帶上直接得到的物理量是（）A.時間間隔 B.位移 C.加速度 D.平均速度2.使用打點計時器，在連接電源，打點計時器工作時通過紙帶后，紙帶上沒有點子，原因可能是（）A.電源用交流4～6V B.單面復寫紙反置C.振針松動 D.紙帶拉得太快3.在“測量勻變速直線運動的加速度”實驗中，對于減小實驗誤差來說，下列方法中有益的是（）A.選取記數點，把每打五個點的時間間隔作為一個時間單位B.使小車運動的加速度盡量小些C.舍去紙帶上密集的點，只利用點跡清晰、點間間隔適當的那一部分進行測量、計算D.選用各處平整程度、光滑程度相同的長木板做實驗4.下列關于計數點的說法中，正確的是（）Ａ.用計數點進行測量計算，既方便又可減小誤差Ｂ.相鄰計數點之間的時間間隔應該是相等的Ｃ.相鄰計數點之間的位置間隔應該是相等的Ｄ.計數點是從計時器打出的實際點中選出來的，相鄰計數點之間的點痕個數是相等的5.在實驗中，下列關于計數點間時間間隔的說法中，正確的是（）A.隔四個點取一個計數點，則計數點間的時間間隔為0.10sB.隔四個點取一個計數點，則計數點間的時間間隔為0.08sC.隔五個點取一個計數點，則計數點間的時間間隔為0.08sD.隔五個點取一個計數點，則計數點間的時間間隔為0.10s6.在實驗“探究小車速度隨時間變化的規律”中，換上紙帶，重復操作三次，選擇了一條打點最清晰的紙帶，在選擇計數點時，我們采用的正確方法是（）A.舍掉開頭過于密集的點，找一個適當的點當作計時起點B.選取紙帶上第一個點作計時起點，為了實驗精確不能漏掉一個點C.每兩個相鄰計數點的時間間隔只能取0.1sD.每兩個相鄰計數點的時間間隔可視打點密度而定，可以選0.02s、0.04s、…、n×0.02s均可7.運動的小車拖動紙帶經過打點計時器后，在紙帶上留下了６個連續清晰的點，測得從第一個點到第六個點之間的距離為18cm，則（）A.小車運動的平均速度為0.03m/s B.小車運動的平均速度為1.5m/sC.小車運動的平均速度為1.8m/s D.小車運動的平均速度為180m/s8.在科學上，為了描述實驗中測量點之間的關系，先在坐標系中描點，然后用一條曲線（包括直線）“擬合”這些點，在畫曲線時應該注意到的是（）A.畫曲線時要讓盡量多的點在該曲線上B.畫曲線時不在該曲線上的點要盡量靠近該曲線，要使它兩側的點數大致相同C.要照顧所有的點，讓它們都在曲線上D.離曲線太遠的點可以舍去9.在某次“探究小車速度隨時間變化的規律”實驗中，某同學得到了一條如圖2－1－6所示的傾斜的直線，這條直線可以描述小車運動速度隨時間變化的規律.下面敘述中正確的是（）圖2－1－6A.小車運動的速度是在增加的，而且是均勻增加的B.小車在上坡，速度越來越小C.小車運動的初速度不為零D.小車的速度是在均勻減少的能力提升10.用打點計時器研究物體在空中豎直下落的運動，得到如圖2－1－7所示的一段紙帶，測得AB=7.65cm，BC=9.17cm.已知交流電頻率是50Hz，則打B點時物體的瞬時速度為_______m/s.圖2－1－711.在“探究小車速度隨時間變化的規律”實驗中，某同學改變鉤碼個數，得到兩條點跡清晰的紙帶，描點畫出的v－t圖象如圖2－1－8所示.試根據圖象描述小車運動速度隨時間變化的規律.圖2－1－812.在“探究小車速度隨時間變化的規律”的實驗中，如圖2－1－9給出了從0點開始，每5個點取一個計數點的紙帶，其中0，1，2，3，4，5，6都為計數點.測得：x1=1.40cm，x2=1.90cm，x3=2.38cm，x4=2.88cm，x5=3.39cm；x6=3.87cm，那么：圖2－1－9（1）在計時器打出點1，2，3，4，5時，小車的速度分別為：v1=____________cm/s，v2=____________cm/s，v3=____________cm/s，v4=____________cm/s，v5=____________cm/s.（2）在平面直角坐標系中作出速度—時間圖象.（3）分析小車運動速度隨時間變化的規律.13.在用打點計時器測定做勻變速直線運動物體的加速度時，一定要每5個點取一個記數點嗎？14.在利用打點計時器探究小車速度隨時間變化規律時通常是測量兩計數點間隔的距離，用v=，計算各計數點的速度，然后再用描述法求其運動規律.下面是某同學的另一種做法，你認為有道理嗎？并談一下你的觀點.某同學在打出的紙帶上每5點取一個計數點，共取了7個計數點，用以下方法繪制小車的v－t圖象.先把紙帶每隔0.1s的剪斷，得到6個短紙條.再把這些紙條并排貼在一張紙上，使這些紙條下端對齊，作為時間坐標軸，標出時間.后將紙條上端中心連接起來，于是得到v－t圖象，如圖2－1－10所示.圖2－1－10拓展閱讀模擬打點計時器如圖2－1－11所示，兩位同學進行跑步比賽時，為了了解自己的加速情況，他們分別拿著底部穿孔、滴水比較均勻的飲料瓶一起跑，然后通過地上的水印分析他們的速度變化情況.請你和同學們一起試一試，并說一說其中的道理.圖2－1－11演練廣場1.AB2.BC3.ACD4.ABD5.A6.AD7.C8.ABD9.AC10.解析：利用較短時間內的平均速度等于某一點的瞬時速度可求出B點的瞬時速度v=m/s=2.10m/s.答案：2.1011.解析：由圖