2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律（课件+作业）-2019-2020学年新教材高中物理必修第一册【优化探究】同步导学案（人教版）

人教版物理·必修第一册 返回导航 下页 上页 1　实验：探究小车速度随时间变化的规律 人教版物理·必修第一册 返回导航 下页 上页 实验·认知导学 实验·核心解读 实验·热点剖析 课堂·巩固演练 人教版物理·必修第一册 返回导航 下页 上页 一、实验目的 1．利用打点纸带研究小车的运动情况，分析小车的速度随时间变化的规律． 2．会用图像法处理实验数据． 人教版物理·必修第一册 返回导航 下页 上页 二、实验思路 利用打点计时器打出的纸带上记录的数据，计算出各时刻的速度，再作出速度—时间的关系图像． (1)若做匀变速直线运动，则某点的瞬时速度等于以它为中间时刻的一小段时间内的平均速度． (2)若v ­t图线为一倾斜的直线，则物体做匀变速直线运动，图线的斜率表示加速度． 三、实验器材 电磁打点计时器、学生电源、复写纸、纸带、导线、一端带有定滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、刻度尺、坐标纸． 人教版物理·必修第一册 返回导航 下页 上页 一、进行实验 1．如图所示，把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，打点计时器固定在长木板没有滑轮的一端，连接好电路． 人教版物理·必修第一册 返回导航 下页 上页 2．把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下面挂上适当的钩码，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行，然后把纸带穿过打点计时器，并把纸带的另一端固定在小车的后面． 3．把小车停在打点计时器处，先接通电源，后释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一串小点，随后立即关闭电源．换上新纸带，重复实验三次． 人教版物理·必修第一册 返回导航 下页 上页 二、数据记录与分析 1．挑选纸带并测量 在三条纸带中选取一条点迹最清晰的．为了便于测量，舍掉开头一些过于密集的点迹，找一个适当的点当作计时起点(0点)．每5个点(相隔0.1 s)取一个计数点进行测量，如图所示．(相邻两点间还有4个点未画出) 人教版物理·必修第一册 返回导航 下页 上页 2．瞬时速度的计算和记录 (1)计算方法：时间间隔很短时，可用某段时间的平均速度表示这段时间内某一时刻的瞬时速度，即vn＝eq \f(xn＋xn＋1,2T).如图中计数点4的速度v4＝eq \f(x4＋x5,2T)，其中T＝0.1 s. (2)设计表格并记录相关数据 位置 0 1 2 3 4 5 6 7 时刻t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 v/(m·s－1) 人教版物理·必修第一册 返回导航 下页 上页 3.作出小车运动的v ­t图像 (1)定标度：坐标轴的标度选取要合理，应使图像大致分布在坐标平面中央． (2)描点：在坐标纸上确定出各个坐标点的位置． (3)连线：用一条平滑的曲线或直线“拟合”这些点． 4．实验结论 分析小车运动的v­t图像，描述小车的速度随时间变化的规律．如果画出的v­t图像是一条倾斜的直线，说明小车做速度均匀变化的直线运动．图像和纵坐标的交点表示开始计时时小车的速度——初速度． 人教版物理·必修第一册 返回导航 下页 上页 三、误差分析 产生原因 减小方法 偶然误差 纸带测量的位移有误差 测量各计数点到起始点的距离而不是直接测量相邻计数点间的距离 系统误差 木板的粗糙程度不完全相同 尽量选用粗糙程度均匀的木板 人教版物理·必修第一册 返回导航 下页 上页 四、注意事项 1．安装实验装置时，应调节定滑轮的高度，使小车与定滑轮之间的细绳平行于长木板． 2．开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器． 3．先接通电源，等打点稳定后，再释放小车． 4．打点完毕，立即断开电源． 5．选取一条点迹清晰的纸带，舍弃点迹密集部分，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等于多少．一般在纸带上每隔4个点取一个计数点，即时间间隔为T＝0.02×5 s＝0.1 s. 人教版物理·必修第一册 返回导航 下页 上页 6．在坐标纸上画v ­t图像时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图像尽量分布在坐标平面中央． 7．利用描出的点作v ­t图像时，不要将相邻的点依次相连成折线，应使大多数点在直线上，不在线上的点均匀分布在直线两侧，个别离线较远的点舍去． 人教版物理·必修第一册 返回导航 下页 上页 类型一　实验原理与操作 eq \a\vs4\al([典例1])　某同学按图所示装置做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验． 人教版物理·必修第一册 返回导航 下页 上页 (1)图中仪器A叫作________计时器，使用220 V______电源(选填“交流”或“直流”)，释放小车前，小车应停在________(选填“靠近”或“远离”)仪器A的位