
1.會(huì)根據(jù)紙帶上點(diǎn)跡的疏密判斷速度的大小,理解用平均速度表示瞬時(shí)速度所采用的思想方法,并計(jì)算物體運(yùn)動(dòng)的平均速度和瞬時(shí)速度。2.能運(yùn)用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描繪v-t圖像,并能根據(jù)圖像分析物體的運(yùn)動(dòng)。3.經(jīng)歷平均速度和瞬時(shí)速度的實(shí)驗(yàn)測(cè)量,體會(huì)物理實(shí)驗(yàn)在科學(xué)探究中的作用。
一、測(cè)量紙帶的平均速度和瞬時(shí)速度
二、速度—時(shí)間圖像1.速度—時(shí)間圖像(v-t圖像)用橫軸表示 ,縱軸表示 ,建立直角坐標(biāo)系。根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn),然后用平滑的曲線把這些點(diǎn)連接起來(lái),即得到物體運(yùn)動(dòng)的v-t圖像。2.v-t圖像的意義v-t圖像非常直觀地反映了速度隨時(shí)間變化的情況,但它 (選填“是”或“不是”)物體運(yùn)動(dòng)的軌跡。
(1)在測(cè)量紙帶的平均速度和瞬時(shí)速度的實(shí)驗(yàn)中,應(yīng)選擇點(diǎn)跡密集的紙帶。( )(2)用兩點(diǎn)間的平均速度代表測(cè)量點(diǎn)的瞬時(shí)速度,兩點(diǎn)間距越大,測(cè)量越準(zhǔn)確。( )(3)若v-t圖像是通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線,表明物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)。( )(4)勻速直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖像是一條平行于時(shí)間軸的直線。( )
2.在練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí),小車拖動(dòng)紙帶運(yùn)動(dòng),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上面打下一系列的小點(diǎn),根據(jù)所打出的紙帶,判斷小車是做勻速直線運(yùn)動(dòng)還是做變速直線運(yùn)動(dòng)的方法是( )A.通過(guò)測(cè)量紙帶表示的運(yùn)動(dòng)的全程的位移來(lái)判斷B.通過(guò)計(jì)算任意兩點(diǎn)間的平均速度來(lái)判斷C.通過(guò)計(jì)算全程的平均速度來(lái)判斷D.通過(guò)測(cè)量每相鄰兩點(diǎn)間的距離,看其是否相等來(lái)判斷
解析:紙帶運(yùn)動(dòng)的全程位移無(wú)法反映紙帶運(yùn)動(dòng)的細(xì)節(jié),A錯(cuò)誤;任意兩點(diǎn)間的平均速度不能反映整個(gè)過(guò)程的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),B錯(cuò)誤;全程的平均速度只能說(shuō)明整個(gè)過(guò)程運(yùn)動(dòng)的快慢,無(wú)法判斷整個(gè)過(guò)程的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),C錯(cuò)誤,通過(guò)測(cè)量每相鄰兩點(diǎn)間的距離,看是否相等可判斷速度是否變化,故D正確。
3.如圖所示的v-t圖像中,表示物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)的是( )
解析:在v-t圖像中,勻速直線運(yùn)動(dòng)為平行于時(shí)間軸的直線,選項(xiàng)D正確。
要點(diǎn)一 利用紙帶計(jì)算平均速度和瞬時(shí)速度1.紙帶的數(shù)據(jù)處理(1)測(cè)量:把紙帶上能看得清的某個(gè)點(diǎn)作為起始點(diǎn)O,以后的點(diǎn)分別標(biāo)上A、B、C、D…,如圖所示,依次測(cè)出各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離,再算出OA、AB、BC…的距離x1、x2、x3…。
(3)列表比較:把數(shù)據(jù)填入表格中,根據(jù)數(shù)據(jù)判斷紙帶運(yùn)動(dòng)速度的變化情況。
2.注意事項(xiàng)(1)為了減小實(shí)驗(yàn)誤差,A、B、C、D…不一定是連續(xù)計(jì)時(shí)點(diǎn),比如可以每隔四個(gè)點(diǎn)選一個(gè)點(diǎn)(稱為計(jì)數(shù)點(diǎn)),此時(shí)兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.1 s。(2)計(jì)算計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度時(shí),Δx、Δt應(yīng)取此計(jì)數(shù)點(diǎn)前、后兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的位移和時(shí)間。
[典例1] 如圖所示為某次實(shí)驗(yàn)時(shí)打出的紙帶,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02 s打一點(diǎn),圖中O點(diǎn)為第一個(gè)點(diǎn),A、B、C、D為相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn),每相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有一個(gè)點(diǎn)未畫出。根據(jù)圖中標(biāo)出的數(shù)據(jù),打A、D兩點(diǎn)時(shí)間內(nèi)紙帶的平均速度是 ,打B點(diǎn)時(shí)紙帶的瞬時(shí)速度是 ,你能算出打O、D兩點(diǎn)時(shí)間內(nèi)紙帶的平均速度嗎?為什么?(結(jié)果均保留兩位小數(shù))?
答案:2.31 m/s 2.13 m/s 不能 不知道OD段的時(shí)間間隔
(1)為了減小測(cè)量誤差,分析紙帶時(shí)不一定要分析實(shí)際打的每一個(gè)點(diǎn),可以把看得清的某個(gè)點(diǎn)作為起始點(diǎn)O,每隔四個(gè)點(diǎn)選一個(gè)點(diǎn)(稱為計(jì)數(shù)點(diǎn)),此時(shí)兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.10 s。
[變式1] 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50 Hz,某次實(shí)驗(yàn)中得到一條紙帶,用毫米刻度尺測(cè)量的情況如圖所示,紙帶在A、C間的平均速度為 m/s,在A、D間的平均速度為 m/s。B點(diǎn)的瞬時(shí)速度更接近 m/s。(結(jié)果均保留兩位小數(shù))?
答案:0.35 0.42 0.35
要點(diǎn)二 速度—時(shí)間圖像1.v-t圖像都只能描述直線運(yùn)動(dòng),圖像不表示物體運(yùn)動(dòng)的軌跡,只是反映了做直線運(yùn)動(dòng)物體的瞬時(shí)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律。2.v-t圖像上一個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)物體某一時(shí)刻的速度,速度的正負(fù)表示運(yùn)動(dòng)方向。3.v-t圖像中,圖線的傾斜方向反映了速度變化。需要注意,圖線向上傾斜不一定表示物體做加速運(yùn)動(dòng),同樣,圖線向下傾斜也不一定表示物體做減速運(yùn)動(dòng)。
[典例2] (多選)某物體沿直線運(yùn)動(dòng),其v-t圖像如圖所示,則下列說(shuō)法正確的是( )A.前3 s內(nèi)物體做加速運(yùn)動(dòng)B.第5 s內(nèi)物體做減速運(yùn)動(dòng)C.第4 s末物體運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生變化D.第6 s內(nèi)物體做減速運(yùn)動(dòng)
解析:前3 s內(nèi)速度隨時(shí)間增大,物體做加速運(yùn)動(dòng),A正確;第5 s內(nèi)速度隨時(shí)間減小,物體做減速運(yùn)動(dòng),B正確;第4 s末速度的正負(fù)并未改變,故運(yùn)動(dòng)方向不變,C錯(cuò)誤;第6 s內(nèi)速度隨時(shí)間增大,物體做加速運(yùn)動(dòng),D錯(cuò)誤。
[變式2] 足球運(yùn)動(dòng)員沿直線一路帶球前進(jìn)。球每次被踢出后在草地上做減速運(yùn)動(dòng),當(dāng)球的速度減小后,運(yùn)動(dòng)員又趕上去再踢。選項(xiàng)圖中v-t圖像最能反映這種運(yùn)動(dòng)情況的是( )
解析:足球做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度變化較慢,時(shí)間明顯長(zhǎng)于運(yùn)動(dòng)員踢球的時(shí)間,即在v-t圖像中的傾斜程度不同,故選B。
要點(diǎn)三 利用光電門測(cè)速度光電門的原理:實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,在氣墊導(dǎo)軌上安裝了一個(gè)光電門B,滑塊上固定一遮光條A(寬度為Δx,Δx較小),滑塊用細(xì)線繞過(guò)氣墊導(dǎo)軌左端的定滑輪,與下方懸掛鉤碼相連。
[典例3] 用氣墊導(dǎo)軌和數(shù)字計(jì)時(shí)器能更精確地測(cè)量物體的瞬時(shí)速度。如圖所示,滑塊在牽引力作用下先后通過(guò)兩個(gè)光電門,配套的數(shù)字毫秒計(jì)記錄了遮光板通過(guò)第一個(gè)光電門的時(shí)間為Δt1=0.29 s,通過(guò)第二個(gè)光電門的時(shí)間為Δt2=0.11 s,已知遮光板的寬度為3.0 cm,則滑塊通過(guò)第一個(gè)光電門的速度為 ,通過(guò)第二個(gè)光電門的速度為 。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)?
答案:0.10 m/s 0.27 m/s
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