2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律—人教版（2019）高中物理必修第一册学案

1.实验：探究小车速度随时间变化的规律 目标体系构建 明确目标·梳理脉络　 【学习目标】　 1．巩固打点计时器的使用、纸带数据处理和测量瞬时速度的方法。 2．体验如何从实验研究中获取数据，学会利用图像处理实验数据。 3．能根据“v－t”图像描述小车的运动规律。 【思维脉络】 课前预习反馈 教材梳理·落实新知　 知识点 1　实验思路　 1．实验目的 研究小车速度随时间变化的规律，测量小车在不同时刻的瞬时速度。 2．实验器材 __打点计时器__、一端附有定滑轮的长铝板、__小车__、纸带、细绳、槽码、__刻度尺__、导线、交流电源。 3．实验思路 如图所示，把一端带有__滑轮__的长铝板平放在实验桌上，铝板上放一个可以左右移动的__小车__，小车一端连接穿过打点计时器的__纸带__，另一端连接绕过滑轮系有__槽码__的细绳。小车在槽码的牵引下运动，通过研究纸带上的信息，就可以知道小车运动的速度是怎样随时间变化的。 知识点 2　进行实验　 1．按照图固定好实验器材，并连接好电路。 2．把小车停在__靠近__打点计时器的位置。 3．启动计时器，然后__放开__小车，让它拖着纸带运动。打点计时器在__纸带__上打下一行小点。 4．__关闭__电源，取下纸带。 5．增减所挂的槽码(或在小车上放置重物)，更换纸带，再做两次实验。 知识点 3　数据分析处理 1．瞬时速度的计算：各计数点的瞬时速度可用以该点为中间时刻的一段时间内的__平均速度__来代替：vn＝。 2．根据v－t图像判断运动性质： 用描点法可作出小车的v－t图像，根据图像的形状可判断小车的运动性质。 3．加速度的计算：利用v－t图像的__斜率__求出小车的加速度。 预习自测　　 『判一判』 (1)长铝板一定要水平放置，不能一端高一端低。(　×　) (2)纸带上可以每隔任意相同数量的点选取一个计数点。(　√　) (3)使用刻度尺测量长度时，要进行估读。(　√　) (4)作v－t图像时，所描曲线必须经过每一个点。(　×　) (5)在处理数据时，常用公式法和图像法。(　√　) 『选一选』　(多选)关于用打点计时器探究小车速度随时间变化规律的实验，下列说法正确的是(　BC　) A．打点计时器应固定在长铝板上，且靠近滑轮一端 B．开始实验时小车应靠近打点计时器一端 C．应先接通电源，待打点稳定后再释放小车 D．牵引小车的槽码个数越多越好 解析：A错，B对：打点计时器与滑轮间的距离要尽可能大，小车尽可能靠近打点计时器，都是为了使小车运动的距离较大，打出较多的点，充分利用纸带。C对：若先释放小车再接通电源，只能在纸带的后面部分打点。D错：槽码个数应适当，槽码个数少，打的点很密；槽码个数多，打的点少，都会带来实验误差。 『想一想』　某同学用以下方法绘制并得到小车的v－t图像如图所示。　 (1)先把纸带每隔0.1 s剪断，得到若干短纸条。　 (2)再把这些纸条并排贴在一张纸上，使这些纸条的下端对齐，作为时间轴，标出时间。　 (3)最后将纸条上端中心连起来，于是得到如图所示的v－t图像。这样做有道理吗？为什么？　 答案：有道理。剪下的纸条长度表示0.1 s内位移的大小，可近似认为速度v＝，纸条长度可认为表示速度，故这样做是有道理的。 课内互动探究 细研深究·破疑解难　 探究　实验操作的注意事项 注意事项　 1．开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器。 2．先接通电源，计时器工作后，再放开小车，当小车停止运动时及时断开电源。 3．要防止槽码落地和小车跟滑轮相撞，当小车到达滑轮前及时用手按住它。 4．牵引小车的槽码个数要适当，以免加速度过大而使纸带上的点太少，或者加速度太小，而使各段位移无多大差别，从而使误差增大，加速度的大小以能在50 cm长的纸带上清楚地取得六七个计数点为宜。 5．要区别计时器打出的点与人为选取的计数点，一般在纸带上每隔四个点取一个计数点，即时间间隔为T＝0.02×5 s＝0.1 s。 6．不要分段测量各段位移，应尽可能地一次测量完毕(可先统一量出各计数点到计数起点O之间的距离)。读数时应估读到毫米的下一位。 7．描点时最好用坐标纸，在纵、横轴上选取合适的单位，用细铅笔认真描点。 ┃┃典例剖析__■ 典题1　在探究小车速度随时间变化的规律实验中，某同学操作中有以下实验步骤，其中有错误或遗漏的步骤。(遗漏步骤可编上序号G、H、…) A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处先放开纸带，再接通电源； B．将打点计时器固定在平板上，并接好电路； C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的槽码； D．取下纸带； E．将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上平稳地滑行； F．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔。 (1)所列步骤中有错误的是：__A中应先通