銜接點(diǎn)05實(shí)驗(yàn)：測量紙帶的平均速度和瞬時速度初中階段高中階段1．會使用刻度尺測量路程。2．會使用停表。3．能夠根據(jù)測量數(shù)據(jù)求解物體運(yùn)動的平均速度。1．能建立加速度的概念，能從物理學(xué)的視角觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并能正確分析小車運(yùn)動的加速度。2．理解vt圖像的含義，能用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描繪vt圖像，能根據(jù)圖像分析速度隨時間的變化特點(diǎn)以及加速度的特點(diǎn)。初中物理高中物理異同點(diǎn)測量平均速度測量瞬時速度初中物理中是測量物體的平均速度，原理方法就是測出物體在某段時間內(nèi)通過的路程和所用的時間，二者求比值，用到的測量儀器主要是刻度尺和停表，數(shù)據(jù)處理上主要利用的是列表法求出物體的平均速度，進(jìn)而判斷物體的運(yùn)動形式。而高中物理中探究小車速度隨時間變化規(guī)律的這個實(shí)驗(yàn)，從本質(zhì)上來說，也是測量小車的平均速度大小，但是由于用到的計(jì)時儀器是打點(diǎn)計(jì)時器，打點(diǎn)的時間間隔僅僅是0．02s，時間很短，所以可以把某個時間平均速度當(dāng)做是某個位置點(diǎn)的瞬時速度，這是它和初中物理中測物體平均速度這個實(shí)驗(yàn)的第一點(diǎn)不同；第二點(diǎn)不同就是測量時間的儀器不是停表了，二是打點(diǎn)計(jì)時器，更加精確；第三點(diǎn)不同就是數(shù)據(jù)的處理除了利用列表法以外，還采用了圖像法，通過描點(diǎn)的方式作出小車的vt圖像，通過圖像可以更加直觀的了解小車的運(yùn)動形式。實(shí)驗(yàn)測量物體運(yùn)動的平均速度1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康模河每潭瘸吆屯１頊y小車的平均速度。2．實(shí)驗(yàn)原理：v＝eq\f(s,t)．3．測量的物理量:路程s和時間t。實(shí)驗(yàn)時用刻度尺測出小車通過的路程，用停表測出小車通過這段路程所用的時間，用公式v=s/t計(jì)算出小車在這段路車的平均速度。4．實(shí)驗(yàn)裝置圖：5．實(shí)驗(yàn)器材：長木板、木塊、小車、刻度尺、停表、金屬片6．實(shí)驗(yàn)步驟：（1）把小車放在斜面頂端，金屬片放在斜面底端，用刻度尺測出小車將要通過的路程S1，把S1和后面測得的數(shù)據(jù)填入下表中。（2）用停表測量小車從斜面頂端滑下到撞擊金屬片的時間t1。（4）將金屬片移至斜面的中部，測出小車到金屬片的距離S2。（5）測出小車從斜面頂端滑過斜面上半段路程S2所用的時間t2，算出小車通過上半段路程的平均速度v2。（6）計(jì)算出小車在斜面后半段的距離s3＝s1－s2，后半段路程S3所用時間t3=t1t2，得到小車在斜面后半段路程的平均速度v3．7．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：路段路程運(yùn)動時間平均速度全程s1t1v1上半段s2t2v2下半段s3t3v38．實(shí)驗(yàn)結(jié)論：（1）小車沿斜面下滑,運(yùn)動越來越快，小車做變速運(yùn)動。（2）各段路程的平均速度并不相等,上半段的平均速度最小，下半段的平均速度最大，全程的平均速度處在兩者之間:v下>v全>v上．（3）結(jié)果表明：物體做變速運(yùn)動的平均速度的大小與路程和時間有關(guān)。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．鞏固打點(diǎn)計(jì)時器的使用、紙帶數(shù)據(jù)處理和測量瞬時速度的方法。2．通過實(shí)驗(yàn)探究，體驗(yàn)如何從實(shí)驗(yàn)中獲取數(shù)據(jù)，學(xué)會利用圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的科學(xué)方法。3．知道小車在重物牽引下運(yùn)動速度隨時間變化的規(guī)律。二、實(shí)驗(yàn)原理1．利用紙帶計(jì)算瞬時速度：以紙帶上某點(diǎn)為中間時刻取一小段位移，用這段位移的平均速度表示這點(diǎn)的瞬時速度。2．用v－t圖像表示小車的運(yùn)動情況：以速度v為縱軸、時間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系，用描點(diǎn)法畫出小車的v－t圖像，圖線的傾斜程度表示加速度的大小，如果v－t圖像是一條傾斜的直線，說明小車的速度是均勻變化的。三、實(shí)驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時器、學(xué)生電源、復(fù)寫紙、紙帶、導(dǎo)線、一端帶有滑輪的長木板、小車、細(xì)繩、槽碼、刻度尺、坐標(biāo)紙。四、實(shí)驗(yàn)步驟1．如圖所示，把附有滑輪的長木板放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)計(jì)時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路。2．把一條細(xì)繩拴在小車上，使細(xì)繩跨過滑輪，下邊掛上合適的槽碼，放手后，看小車能否在木板上平穩(wěn)地加速滑行，然后把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時器，并把紙帶的另一端固定在小車后面。3．把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時器處，先接通電源，后釋放小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動，打點(diǎn)計(jì)時器就在紙帶上打下一系列小點(diǎn)。4．換上新紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次。5．增減所掛槽碼，按以上步驟再做兩次實(shí)驗(yàn)。五、數(shù)據(jù)處理1．紙帶的選取與測量（1）在三條紙帶中選擇一條點(diǎn)跡最清晰的紙帶。（2）為了便于測量，一般舍掉開頭一些過于密集的點(diǎn)跡，找一個適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)作計(jì)時起點(diǎn)（0點(diǎn)）。（3）每5個點(diǎn)（相隔0．1s）取1個計(jì)數(shù)點(diǎn)進(jìn)行測量（如圖所示，相鄰兩點(diǎn)中間還有4個點(diǎn)未畫出）。（4）采集數(shù)據(jù)的方法：不要直接去測量兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，而是要量出各個計(jì)數(shù)點(diǎn)到計(jì)時零點(diǎn)的距離d1、d2、d3…然后再算出相鄰的兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離x1＝d1；x2＝d2－d1；x3＝d3－d2；x4＝d4－d3…2．瞬時速度的計(jì)算（1）瞬時速度的求解方法：時間間隔很短時，可用某段時間的平均速度表示這段時間內(nèi)中間時刻的瞬時速度，即vn＝eq\f(xn＋xn＋1,2T)。例如，圖中計(jì)數(shù)點(diǎn)4的瞬時速度v4＝eq\f(x4＋x5,2T)。（2）設(shè)計(jì)表格并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。位置編號012345時間t/s00.10.20.30.40.5x/m（dn－dn－1）/mv/（m·s－1）3．畫出小車的v－t圖像（1）定標(biāo)度：坐標(biāo)軸的標(biāo)度選取要合理，應(yīng)使圖像大致分布在坐標(biāo)平面中央。（2）描點(diǎn)：描點(diǎn)時要用平行于兩坐標(biāo)軸的虛線標(biāo)明該點(diǎn)的位置坐標(biāo)。（所描的點(diǎn)一般用“·”標(biāo)明）（3）連線：用一條平滑的曲線或直線“擬合”這些點(diǎn)。仔細(xì)觀察所描各點(diǎn)的分布情況。用一條直線“擬合”這些點(diǎn)，即讓所畫的直線連接盡可能多的點(diǎn)，不能連接的點(diǎn)應(yīng)均勻分布在直線兩側(cè)，舍棄離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)。4．分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論如果畫出的v－t圖像是一條傾斜的直線，說明小車做速度均勻變化的直線運(yùn)動。圖像和縱坐標(biāo)軸的交點(diǎn)表示開始計(jì)時時小車的速度——初速度。六、誤差分析1．木板的粗糙程度不同，摩擦不均勻。2．根據(jù)紙帶測量的位移有誤差，從而計(jì)算出的瞬時速度有誤差。3．作v－t圖像時單位選擇不合適或人為作圖不準(zhǔn)確帶來誤差。1．在某次實(shí)驗(yàn)中，得到了一條如圖所示的紙帶，其中0、1、2、3……是選用的計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有3個打出的點(diǎn)沒有在紙帶上標(biāo)出。圖中畫出了將米尺靠在紙帶上測量的情況，圖中所測量點(diǎn)的讀數(shù)分別是________cm、________cm、____cm和______cm；打2計(jì)數(shù)點(diǎn)時紙帶的速度是______m/s。2．某同學(xué)在“用打點(diǎn)計(jì)時器測速度”的實(shí)驗(yàn)中，電源頻率為50Hz，用打點(diǎn)計(jì)時器記錄了被小車拖動的紙帶的運(yùn)動情況，在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個計(jì)數(shù)點(diǎn)。相鄰兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示，每兩個相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時間間隔為0.1s。（1）在實(shí)驗(yàn)中，使用打點(diǎn)計(jì)時器時應(yīng)先________再________。（選填“拉動紙帶”或“啟動電源”）（2）每兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有________個計(jì)時點(diǎn)沒有標(biāo)出。（3）試根據(jù)紙帶上各個計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，計(jì)算出打下B、C、D三個點(diǎn)時小車的瞬時速度，并將各個速度值填入下表（計(jì)算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字）。vBvCvDvEvF數(shù)值（m/s）0.6400.721（4）以A點(diǎn)為計(jì)時起點(diǎn)，將B、C、D、E、F各個時刻的瞬時速度標(biāo)在圖直角坐標(biāo)系中，作出小車的瞬時速度隨時間變化的關(guān)系圖線，并說明小車速度變化的特點(diǎn)。3．用氣墊導(dǎo)軌和數(shù)字計(jì)時器能更精確地測量物體的瞬時速度。如圖所示，滑塊在牽引力作用下先后通過兩個光電門，配套的數(shù)字計(jì)時器記錄了遮光條通過光電門1的時間為Δt1＝0.29s，通過光電門2的時間為Δt2＝0.11s，已知遮光條的寬度為3.0cm，則滑塊通過光電門1的速度為________m/s，通過光電門2的速度為________m/s。（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）4．如圖是做“用打點(diǎn)計(jì)時器測速度”實(shí)驗(yàn)時得到的一條紙帶的一部分，從0點(diǎn)開始依照打點(diǎn)的先后依次標(biāo)為0、1、2、3、4、5、6、…，現(xiàn)測得0、1間的距離x1＝5.18cm，1、2間的距離x2＝4.40cm，2、3間的距離x3＝3.62cm，3、4間的距離x4＝2.78cm，4、5間的距離x5＝2.00cm，5、6間的距離x6＝1.22cm（每0.02s打一次點(diǎn)）。（1）根據(jù)測量數(shù)據(jù)，計(jì)算打點(diǎn)計(jì)時器在打1、2、3、4、5點(diǎn)時的速度，并填在表中。位置12345v/（m·s－1）（2）根據(jù)（1）中表格，在圖中畫出速度—時間圖像，并說明速度變化的特點(diǎn)。5．（1）在某次實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)選出了一條清晰的紙帶，并取其中的A、B、C…七個點(diǎn)進(jìn)行研究，這七個點(diǎn)和刻度尺標(biāo)度對應(yīng)的位置如圖所示。（打點(diǎn)計(jì)時器所用電源頻率為50Hz）可求出A點(diǎn)到D點(diǎn)的距離是________cm。（2）由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得A點(diǎn)到D點(diǎn)的平均速度是________m/s；B點(diǎn)的瞬時速度是_____m/s。（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）6．某同學(xué)在一次實(shí)驗(yàn)中，用打點(diǎn)計(jì)時器（頻率為50Hz，即每0.02s打一個點(diǎn)）記錄了被小車拖動的紙帶的運(yùn)動情況，在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個計(jì)數(shù)點(diǎn)．相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個點(diǎn)未畫出．其中x1＝7.05cm、x2＝7.67cm、x3＝8.29cm、x4＝8.91cm、x5＝9.53cm、x6＝10.15cm.（1）相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時間間隔T＝________s。（2）從A點(diǎn)到G點(diǎn)小車運(yùn)動的平均速度為________m/s，F(xiàn)點(diǎn)的瞬時速度為________m