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第3节 课时2 速度的测量 v-t图像
第一章 运动的描述
中国作为世界四大文明古国之一，发明计时器的历史很悠久。从古至今你知道哪些计时器？
曰咎
摆钟
秒表
手表
原子钟
如何测量速度呢？
1.学会用打点计时器测量物体的速度。
2.能利用v-t图象分析实验数据，描述物体的运动。
知识点一：用打点计时器测量物体的速度
(1)实验器材
电磁打点计时器(或电火花计时器)、纸带、刻度尺、导线、复写纸片、低压交流电源(频率是50 Hz,电火花计时器使用220 V交流电源,频率也为50 Hz)
(2)实验步骤
①把电磁打点计时器固定在桌子上,纸带穿过限位孔,把复写纸套在定位轴上,并且压在纸带上面。
②把电磁打点计时器的两个接线柱接到8V的低压交流电源上。
1.用打点计时器测量物体的速度
③接通电源开关,用手水平拉动纸带,使它在水平方向上运动,纸带上就打下一系列点。随后立即关闭电源。
④取下纸带,从能看得清的某个点开始(起始点),往后数出若干个点,如果共有n个点,那么n个点的间隔数为n-1个,则纸带的运动时间Δt=(n-1)×0.02 s。
⑤用刻度尺测量出从起始点到第n个点间的距离Δx。
⑥利用公式v=计算出纸带在这段时间内的平均速度。
⑦如图是实验得到的一条纸带，用刻度尺测量包含某点在内的两点间的距离记录在下面表格中,计算出平均速度,用来替代该点的瞬时速度。
位置 0 1 2 3 4 5 …
x/m
Δx/m
Δt/s
v/(m·s-1)
(3)注意事项
①实验前，应将打点计时器固定好，以免拉动纸带时晃动，并要先轻轻试拉纸带，应无明显的阻滞现象。
②使用计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后再拉动纸带。
③手拉动纸带时速度应快一些，以防点迹太密集。
④使用电火花计时器时，应注意把纸带正确穿好，墨粉纸盘位于纸带上方；使用电磁打点计时器时，应让纸带穿过限位孔，压在复写纸下面。
⑤使用电磁打点计时器时，如打出点较轻或是短线，应调整振针距复写纸的高度。
⑥打点计时器不能连续工作太长时间，打点之后应立即关闭电源。
⑦对纸带进行测量时，不要分段测量各段的位移，正确的做法是一次测量完毕(可先统一测量出各个测量点到起始测量点O之间的距离)。读数时应估读到毫米的下一位。
(4)误差分析
①利用平均速度来代替计数点的瞬时速度造成系统误差。为减小此种误差，应取以计数点为中心的较小位移Δx来求平均速度。
②测量计数点间的位移x带来误差。减小此误差的方法是一次测量完成，即一次测出各计数点到起始计数点O的距离，再分别计算出各计数点间的距离。
③作v-t图象不用坐标纸、尺子，坐标单位选定的不合理，作图粗糙带来误差。
某同学在用打点计时器测速度的实验中,用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况,在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点。相邻计数点间的距离如图所示,每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.1 s。(本题计算结果均保留3位有效数字)
练一练
(1)在实验中,使用打点计时器时应先　　　 再　　　　 (填“释放纸带”或“接通电源”)。
(2)每两个计数点间还有　　　　个点没有标出。
(3)试根据纸带上各个计数点间的距离,每隔0.1 s测1次速度,计算出打下B、C、D 3个点时小车的瞬时速度,并将各个速度值填入下表。
计数点 B C D E F
速度/(m·s-1) 0.640 0.721
接通电源
释放纸带
4
0.400
0.479
0.560
(4)将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在下面的直角坐标系中,并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线。
知识小结
1.求解平均速度
根据v= ,求出任意两点间的平均速度。两点间的位移Δx可以用刻度尺测量出,Δt为两点间的间隔数与单个时间间隔0.02 s的乘积。如图所示,将打好点的纸带从能够看清的某个点开始,往后数出若干个点,比如共数出n个点,用刻度尺测出第一个点到第n个点的距离Δx,并算出这n个点的时间间隔,则平均速度,其中T=0.02 s。
知识小结
2.粗略计算瞬时速度
当一段位移Δx对应的时间Δt很小时,我们可用这段时间内的平均速度来表示Δt中某一时刻的瞬时速度。如图所示, 可以大致表示C点的瞬时速度,即vC= ,A、B两点离C点越近,算出的平均速度越接近于C点的瞬时速度。然而A、B两点距离过小时,测量误差会增大,所以应根据实际情况选取这两个点。
2.利用光电门测瞬时速度
3.利用频闪照相分析计算物体的速度
看课本P22，图1.3-4 回答甲、乙、丙哪一个图更为合理？
知识点二：速度—时间图像
（1）图像特点：直观
（2）常用作图法（1）描点作图（2）据函数关系式作图
（3）作图步骤 （1）建系 （2）描点 （3）作图
（4）速度－时间图像
少了什么？
手是如何画线的？
1.绘制v-t图像
2.认识图象
v－ｔ图象是反映物体速度随时间变化的规律，横轴表示时间，纵轴表示速度．
① 匀速直线运动的速度图象是一条平行于时间轴的直线．
②变速直线运动的速度图象随时间而变化
Ｏ
v
ｔ
①
②
3.理解图象
若图象位于时间轴的上方,表示物体运动方向与正方向相同；
位于时间轴下方,表示物体运动方向与正方向相反。
Ｏ
v/m﹒s-1
ｔ/s
①
②
Ｏ
v
ｔ
vo
8
-8
4.应用图线
(1).确定某时刻的速度
(2).判断运动性质(静止、匀速、变速)
(3).判断运动的方向(正方向、负方向)
Ｏ
v
ｔ
t1
v1
1.如图所示,为一物体做直线运动的速度—时间图像,在整个运动过程中,下列说法正确的是(　　)
A.BC段和CD段的运动方向相反
B.CD段和DE段的运动方向相反
C.物体在D点速度为零,此后运动方向改变
D.AB段物体静止
BC
练一练
2.如下图是一个物体运动的v-t图象，从以下三个方面说明它的速度是怎样变化的．
(1)物体是从静止开始运动还是具有一定的初速度？
(2)运动的方向是否变化？
(3)速度的大小是否变化？怎样变化？
（1）具有一定的初速度；
（2）运动方向在t3时刻发生变化；
（3）0~t1时间段内，速度均匀增大；t1~t2时间段内，速度不变；t2~t3时间段内，速度均匀减小；t3时刻后，速度反向均匀增加。
1.测量物体的平均速度和瞬时速度
2.通过分析v-t图象描述物体的运动
实验步骤
注意事项
误差分析
(1).绘制v-t图像
(2).认识图象
(3).理解图象
(4).应用图线

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