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  4. 平均速度和瞬时速度的区别实验:探究小车速度随时间变化的规律

一小球在水平桌面上做减速直线运动,用照相机对着小球每隔0.1s拍照一次,得到一幅频闪照片,用刻度尺量得照片上小球各位置如图所示,已知照片与实物的比例为1:10,则()A.图

一、题文

一小球在水平桌面上做减速直线运动,用照相机对着小球每隔0.1s拍照一次,得到一幅频闪照片,用刻度尺量得照片上小球各位置如图所示,已知照片与实物的比例为1:10,则(  )

A.图中对应的小球通过8cm处的速率是2m/s
B.图中对应的小球通过8cm距离内的平均速率是2.5m/s
C.图中对应的小球在通过8cm距离内的平均速度是1.6m/s
D.图中对应的小球在通过8cm距离内的平均速度是2m/s

考点提示:平均速度和瞬时速度的区别,实验:探究小车速度随时间变化的规律

二、答案

B、C、D、四段间隔共8cm,位移为80cm,对应时间为0.4s,故平均速度为:
.
v
=
0.8m
0.4s
=2m/s
,故B错误,C错误,D正确;
A、四段间隔共8cm,位移为80cm,对应时间为0.4s,故平均速度为:
.
v
=
0.8m
0.4s
=2m/s

平均速度等于中间时刻的瞬时速度,故6cm位置的瞬时速度为2m/s;
根据公式△x=aT2,求解出加速度为:a=
△x
T2
=
0.1m
(0.1s)2
=10m/s2

故8cm位置速度为:v=v0+at=2-10×0.2=0;
故A错误;
故选D.

三、考点梳理

知名教师分析,《一小球在水平桌面上做减速直线运动,用照相机对着小球每隔0.1s拍照一次,得到一幅频闪照片,用刻度尺量得照片上小球各位置如图所示,已知照片与实物的比例为1:10,则()A.图》这道题主要考你对 平均速度和瞬时速度的区别实验:探究小车速度随时间变化的规律 等知识点的理解。

关于这些知识点的“解析掌握知识”如下:

知识点名称:平均速度和瞬时速度的区别,实验:探究小车速度随时间变化的规律

考点名称:平均速度和瞬时速度的区别
  • 平均速度:
    质点在某段时间内的位移与发生这段位移所用时间的比值叫做这段时间(或位移)的平均速度v,即,平均速度是矢量,其方向跟位移方向相同.平均速度是对变速运动的粗略描述。

    瞬时速度:
    运动物体在某一时刻(或经过某一位置)的速度,方向沿轨迹上质点所在点的切线方向指向前进的一侧,瞬时速度是对变速运动的精确描述,其大小叫速率。

    平均速率:
    物体在某段时间内通过的路程l跟通过这段路程所用的时间t的比值,叫做这段路程(或这段时间)的平均速率,即,它是标量,值得注意的是:它并不是平均速度的大小.

  • 平均速度和瞬时速度对比:

    (1)区别:平均速度反映的是物体在整个运动过程中的整体运动情况,而瞬时速度反映的是物体在运动过程的某一时刻或某一位置的运动情况;
    (2)联系:在匀速直线运动中,任何时刻的瞬时速度和整个运动过程中的平均速度相同。

  • 方法与知识感悟:

    平均速度是反映的某一段运动过程中的平均运动快慢,是这一过程中的位移与时间的比值(是平均速度的定义式),适用于所有的运动;而适用于匀变速直线运动,但若,却不能判定该物体做匀变速直线运动.

    平均速度的计算:

    一辆汽车沿平直公路行驶,先以速度v1通过前的位移,再以速度v2=50km/h通过其余的位移.若整个位移中的平均速度=37.5km/h,则第一段位移内的平均速度是多少?
    解:设整段位移为x,通过前位移和后位移的时间分别为t和t,根据,可得。解得第一段时间位移内的速度=25km/h。

考点名称:实验:探究小车速度随时间变化的规律
  • 实验目的:
    1、练习使用打点计时器,学习利用打上点的纸带研究物体的运动。
    2、学习用打点计时器测定即时速度和加速度。

    实验原理:
    1、打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器,它每隔0.02s打一次点(由于电源频率是50Hz),因此纸带上的点就表示了和纸带相连的运动物体在不同时刻的位置,研究纸带上点之间的间隔,就可以了解物体运动的情况。
    2、由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法:如图所示,0、1、2……为时间间隔相等的各计数点,s1、s2、s3、……为相邻两计数点间的距离,若△s=s2-s1=s3-s2=……=恒量,即若连续相等的时间间隔内的位移之差为恒量,则与纸带相连的物体的运动为匀变速直线运动。


    3、由纸带求物体运动加速度的方法:
    ①用“逐差法”求加速度:即根据s4-s1=s5-s2=s6-s3=3aT2(T为相邻两计数点间的时间间隔)求出a1=、a2=、a3=,再算出a1、a2、a3
    ②用v-t图法:即先根据vn=求出打第n点时纸带的瞬时速度,后作出v-t图线,图线的斜率即为物体运动的加速度。

    实验器材:
    小车,细绳,钩码,一端附有定滑轮的长木板,打点计时器,低压交流电源,导线两根,纸带,米尺。

    实验步骤:
    1、把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面,把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端,连接好电路,如图所示;


    2、把一条细绳拴在小车上,细绳跨过滑轮,并在细绳的另一端挂上合适的钩码,试放手后,小车能在长木板上平稳地加速滑行一段距离,把纸带穿过打点计时器,并把它的一端固定在小车的后面;
    3、把小车停在靠近打点计时器处,先接通电源,再放开小车,让小车运动,打点计时器就在纸带上打下一系列的点,取下纸带,换上新纸带,重复实验三次;
    4、选择一条比较理想的纸带,舍掉开头的比较密集的点子,确定好计数始点0,标明计数点,正确使用毫米刻度尺测量两点间的距离,用逐差法求出加速度值,最后求其平均值。也可求出各计数点对应的速度,作v-t图线,求得直线的斜率即为物体运动的加速度。

    注意事项:
    1、开始释放小车时,应使小车靠近打点计时器。
    2、应该先接通电源,再释放小车,当小车到达滑轮前及时用手按住。
    3、先断开电源,再取下纸带。
    4、对于电磁打点计时器,如打出的点较轻或是短线时,应调整振针距复写纸的高度。
    5、选择一条理想的纸带,是指纸带上的点迹清晰,适当舍弃点密集部分,适当选取计数点(注意计数点与计时点的区别),弄清楚所选的时间间隔T等于(n-1)t。
    6、每打好一条纸带,将定位轴上的复写纸换个位置,以保证打点清晰(注意此项只对于电磁打点计时器才适用)。
    7、不要分段测量各段位移,应一次测出各计数点与0计数点的距离,再逐个计算x1、x2、x3…,读数时应估读到0.1mm。
    8、尽可能保证小车做匀加速直线运动的方法是:
          ①细绳尽可能与板面保持平行;
          ②滑轮和车轮灵活;
          ③长木板表面粗糙程度、纸带与打点计时器之间的摩擦基本保持一致。

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