1．實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律[實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)]1．利用打點(diǎn)紙帶研究小車的運(yùn)動(dòng)情況，分析小車的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律。2．會(huì)用圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。1．實(shí)驗(yàn)原理(1)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打紙帶的信息，代入計(jì)算式vn＝xn+xn+12T，即用以n(2)用描點(diǎn)法作出小車的vt圖像，根據(jù)圖像的形狀判斷小車的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。若所得圖像為一條傾斜直線，則表明小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。(3)利用vt圖像求出小車的加速度。2．實(shí)驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、一端帶有定滑輪的長(zhǎng)木板、小車、紙帶、細(xì)繩、槽碼、刻度尺、導(dǎo)線、交流電源。3．實(shí)驗(yàn)步驟(1)如圖所示，把一端帶有滑輪的長(zhǎng)木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)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)繩跨過定滑輪，下端掛上槽碼，把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并把紙帶的一端固定在小車的后面。(3)把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，接通電源后釋放小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一行小點(diǎn)。(4)換上新的紙帶，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)。4．?dāng)?shù)據(jù)處理(1)表格法①?gòu)膸讞l紙帶中選擇一條比較理想的紙帶，舍掉開始一些比較密集的點(diǎn)，在后面便于測(cè)量的地方找一個(gè)點(diǎn)作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)(0點(diǎn))，之后依次每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，并標(biāo)明1，2，3，4，…，如圖所示。②依次測(cè)出01，02，03，04，…的距離x1，x2，x3，x4，…填入表中。位置編號(hào)123456長(zhǎng)度x1x2x3x4x5x6各段長(zhǎng)度時(shí)間間隔v/(m·s1)③1，2，3，4，…各點(diǎn)的瞬時(shí)速度分別為：v1＝x22T，v2＝x3?x12T，v3＝x4④根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，分析速度隨時(shí)間變化的規(guī)律。(2)圖像法①在坐標(biāo)紙上建立直角坐標(biāo)系，橫軸表示時(shí)間，縱軸表示速度，并根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)。②畫一條直線，讓這條直線通過盡可能多的點(diǎn)，不在線上的點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，偏差比較大的點(diǎn)忽略不計(jì)，如圖所示。③觀察所得到的直線，分析小車的速度隨時(shí)間的變化規(guī)律。④根據(jù)所畫vt圖像求出小車運(yùn)動(dòng)的加速度a＝Δv5．誤差分析(1)木板的粗糙程度不同，摩擦不均勻。(2)紙帶測(cè)量的位移有誤差，從而計(jì)算出的瞬時(shí)速度有誤差。(3)作vt圖像時(shí)單位選擇不合適或作圖不準(zhǔn)確帶來誤差。6．注意事項(xiàng)(1)開始釋放小車時(shí)，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。(2)先接通電源，等打點(diǎn)穩(wěn)定后，再釋放小車。打點(diǎn)完畢，立即斷開電源。(3)選取一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，適當(dāng)舍棄點(diǎn)密集部分，適當(dāng)選取計(jì)數(shù)點(diǎn)，弄清楚所選的時(shí)間間隔t的大小。(4)要防止槽碼落地，避免小車跟滑輪相碰，在小車到達(dá)滑輪前及時(shí)用手按住。(5)要區(qū)分打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的計(jì)時(shí)點(diǎn)和人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)，一般在紙帶上每隔四個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，即時(shí)間間隔為t＝0.1s。(6)在坐標(biāo)紙上畫vt圖像時(shí)，注意坐標(biāo)軸單位長(zhǎng)度的選取，應(yīng)使圖像盡量分布在較大的坐標(biāo)平面內(nèi)。類型一實(shí)驗(yàn)原理與操作【典例1】某班同學(xué)利用如圖甲所示裝置“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”，電火花計(jì)時(shí)器使用的是頻率為50Hz的交流電源。(1)電火花計(jì)時(shí)器的工作電壓為________(選填“8V”或“220V”)。(2)下列說法正確的是________。A．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先釋放紙帶，再接通電源B．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后，再釋放紙帶C．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先接通電源或先釋放紙帶都可以D．紙帶上打的點(diǎn)越密集說明紙帶運(yùn)動(dòng)速度越大(3)實(shí)驗(yàn)所得紙帶上打出的部分計(jì)數(shù)點(diǎn)如圖乙所示(每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)，圖中未畫出)。x1＝3.59cm，x2＝4.41cm，x3＝5.19cm，x4＝5.97cm，x5＝6.78cm，x6＝7.64cm。則打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打B點(diǎn)時(shí)小車的速度vB＝________m/s。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)[聽課記錄]類型二數(shù)據(jù)處理和誤差分析【典例2】(1)在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)得到如圖甲所示的一條清晰紙帶，紙帶上兩個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒有畫出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔T＝0.02s，則相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為________s。其中x1＝7.05cm，x2＝7.68cm，x3＝8.33cm，x4＝8.95cm，x5＝9.61cm，x6＝10.26cm。如下表列出了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下B、C、E、F時(shí)小車的瞬時(shí)速度，請(qǐng)?jiān)诒碇刑钊氪螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器打下D點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度。位置BCDEF速度/(m·s1)0.7370.8010.9280.994(2)以A點(diǎn)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，在圖乙所示坐標(biāo)系中作出小車的速度—時(shí)間關(guān)系圖線。(3)計(jì)算出的小車的加速度a＝________m/s2。[聽課記錄]類型三創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)【典例3】在高中階段，我們學(xué)習(xí)了多種測(cè)量物體加速度的方法。(1)通過光電門，同樣可以測(cè)量物體的加速度。如圖甲所示，滑塊上安裝了寬度為2.0cm的遮光條，滑塊在牽引力作用下先后通過兩個(gè)光電門，配套的數(shù)字計(jì)時(shí)器記錄了遮光條通過第一個(gè)光電門的時(shí)間Δt1＝0.20s，通過第二個(gè)光電門的時(shí)間Δt2＝0.05s，遮光條從開始遮住第一個(gè)光電門到開始遮住第二個(gè)光電門的時(shí)間t＝2.5s，試估算滑塊的加速度a2＝________m/s2(保留兩位有效數(shù)字)，該估算值與真實(shí)值相比________(選填“偏大”“偏小”或“相同”)。(2)某學(xué)習(xí)小組為了研究小球在桌面上的直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律，使用智能手機(jī)的連拍功能測(cè)量小球的運(yùn)動(dòng)。如圖乙所示，實(shí)驗(yàn)時(shí)，保持桌面水平，用手向左輕輕地推一下小球，在小球向左運(yùn)動(dòng)過程中，用智能手機(jī)的連拍功能記錄不同時(shí)刻小球的位置。圖中記錄了小球在桌面上連續(xù)6個(gè)像的位置(已知智能手機(jī)連拍時(shí)30s內(nèi)共能拍下46個(gè)相片。圖中所標(biāo)數(shù)據(jù)單位為mm)。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)①由圖乙可知，小車在桌面上向左做________運(yùn)動(dòng)。②智能手機(jī)連拍兩張照片的時(shí)間間隔是________s。③由圖乙中測(cè)得的數(shù)據(jù)計(jì)算，小球運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)位置時(shí)的速度大小為________m/s。[聽課記錄]第二章勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究1．實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律[探究重構(gòu)·關(guān)鍵能力達(dá)成]典例1解析：(1)電火花計(jì)時(shí)器的工作電壓為220V。(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)，先接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后，再釋放紙帶，故A、C錯(cuò)誤，B正確；因?yàn)榇螯c(diǎn)時(shí)間間隔一定，所以紙帶上打的點(diǎn)越密集說明紙帶運(yùn)動(dòng)速度越小，故D錯(cuò)誤。(3)相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T＝5×150s＝0.1s打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打B點(diǎn)時(shí)小車的速度vB＝x1＋x22T＝0.40答案：(1)220V(2)B(3)0.40典例2解析：(1)相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.10s。根據(jù)某點(diǎn)的瞬時(shí)速度可用該點(diǎn)前后一段時(shí)間內(nèi)的平均速度來代替，可知vD＝x3＋x42×5T＝0.0833＋0(2)小車的速度—時(shí)間關(guān)系圖線如圖所示。(3)在vt圖像中，圖線的斜率表示加速度，則a＝ΔvΔt≈0.64m/答案：(1)0.100.864(2)見解析圖(3)0.64(0.63~0.65均可)典例3解析：(1)遮光條寬度d＝2.0cm遮光條通過第一個(gè)光電門的速度v1＝d通過第二個(gè)光電門的速度v2＝d滑塊的加速度a2＝v2?v1t＝0.12光電門測(cè)量滑塊瞬時(shí)速度的原理是遮光片通過光電門的速度可以用平均速度代替，真實(shí)速度為遮光片前邊緣到達(dá)光電門中心的瞬時(shí)速度，顯然測(cè)量的速度偏大，故測(cè)得的加速度偏大。(2)①由題圖乙可知，向