第2章 1 实验：探究小车速度随时间变化的规律-2021-2022学年高中物理必修1【名师导航】同步Word教参(人教版)

1　实验：探究小车速度随时间变化的规律 [学习目标]　1.[科学探究]学会用打点计时器探究小车的速度随时间的变化．　2.[科学方法]掌握用“平均速度”计算瞬时速度的方法．　3.[科学方法]学会用“逐差法”和“图象法”计算小车的加速度． 一、实验原理与方法 1．利用打点计时器所打纸带的信息，代入计算式vn＝，即用以n点为中心的一小段时间间隔的平均速度代替n点的瞬时速度． 2．用描点法作出小车的v­t图象，根据图象的形状判断小车的运动性质．若所得图象为一条倾斜直线，则表明小车做匀变速直线运动． 3．利用v­t图象求出小车的加速度． 二、实验器材 打点计时器、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源． 三、实验步骤 1．如图所示，把一端附有滑轮的长木板放在实验桌上，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． 2．把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上钩码，把纸带穿过打点计时器，并把纸带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，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列小点． 4．换上新的纸带，重复实验两次． 5．增减所挂钩码，按以上步骤再做两次实验． 四、数据处理 1．表格法 (1)从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开始一些比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个点，作为计数始点，以后依次每五个点取一个计数点，并标明0、1、2、3、4、…，如图所示． (2)依次测出01、02、03、04、…的距离x1、x2、x3、x4、…，填入表中． 位置 1 2 3 4 5 6 长度 x1 x2 x3 x4 x5 x6 各段长度 0～2 1～3 2～4 3～5 4～6 5～7 时间间隔 v/(m·s－1) (3)1、2、3、4、…各点的瞬时速度分别为：v1＝、….将计算得出的各点的速度填入表中． 、v4＝、v3＝、v2＝ (4)根据表格中的数据，分析速度随时间变化的规律． 2．图象法 (1)在坐标纸上建立直角坐标系，横轴表示时间，纵轴表示速度，并根据表格中的数据在坐标系中描点． (2)画一条直线，让这条直线通过尽可能多的点，不在线上的点均匀分布在直线的两侧，偏差比较大的点忽略不计，如图所示． (3)观察所得到的直线，分析物体的速度随时间的变化规律． (4)根据所画v­t图象求出小车运动的加速度a＝. 五、误差分析 1．木板的粗糙程度不同，摩擦不均匀． 2．根据纸带测量的位移有误差，从而计算出的瞬时速度有误差． 3．作v­t图象时单位选择不合适或人为作图不准确带来误差． 六、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，等打点稳定后，再释放小车． 3．打点完毕，立即断开电源． 4．选取一条点迹清晰的纸带，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等于多少． 5．要防止钩码落地，避免小车跟滑轮相碰，当小车到达滑轮前及时用手按住小车． 6．要区分打点计时器打出的计时点和人为选取的计数点，一般在纸带上每隔4个点取一个计数点，即时间间隔为t＝0.1 s. 7．在坐标纸上画v­t图象时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图象尽量分布在较大的坐标平面内. 【例1】　在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，用打点计时器在纸带上打的点记录了小车的运动情况．某同学做此实验时的步骤如下： A．拉住纸带，把小车停在靠近打点计时器的位置，放开纸带，再接通电源； B．将打点计时器固定在长木板上； C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面挂上适当的钩码； D．小车停止运动后，直接取下纸带； E．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔； F．换上新纸带，再重复操作两次，然后从各纸带中选取一条点迹清晰的进行测量并数据处理． 其中错误或遗漏的步骤有 ①___________________________________________________； ②___________________________________________________. 将以上步骤完善后，其合理的顺序为_____________． [解析]　A中应先接通电源，再放开纸带；D中取纸带前应先断开电源．实验步骤合理的顺序为BECADF. [答案]　A中应先接通电源，再放开纸带 D中取纸带前应先断开电源　BECADF 【例2】　在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中： (1)实验提供了以下器材：打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、