必修 实验一 探究小车速度随时间变化的规律-2022高考理化生必备实验图表（必修+选择性必修）

高中理化生必备实验图表 GAOZHONG LIHUASHENG BIBEI SHIYAN TUBIAO 实验一 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 。 2． 会利用平均速度求瞬时速度 。 3． 会计算小车的加速度和判断小车的运动情况 。 实 验 原 理 1. 利用纸带计算瞬时速度 ： 以纸带上某点为中间时刻取一小段位移 ， 用这段位移的平均速度表示这点的瞬时 速度 。 2． 判断物体是否做匀变速直线运动的方法 。 （ 1 ） 利用纸带判断 沿直线运动的物体在连续相等时间间隔 T 内的位移分别为 x 1 ， x 2 ， x 3 ， x 4 ， …， x n （ 如图所示 ）， 若 Δx＝x 2 －x 1 ＝x 3 － x 2 ＝x 4 －x 3 ＝ … ＝x n －x n－1 ， 则说明物体在做匀变速直线运动 ， 且 Δx＝aT 2 。 （ 2 ） 利用 v－t 图像判断 若图像为一条倾斜的直线 ， 则说明物体做匀变速直线运动 ， 求得直线的斜率即为物体运动的加速度 。 3． 利用纸带求加速度的方法 。 （ 1 ） 图像法 ① 先根据平均速度法求出各计数点的速度 v n ＝ x n +x n+1 2T 。 ② 作 v－t 图像 ， 求出图像的斜率即物体的加速度 。 （ 2 ） 利用位移差公式 ①x n＋1 －x n ＝aT 2 得 a＝ x n+1 -x n T 2 ， 其中 T 为两计数点之间的时间间隔 。 ② 逐差法 。 若已知 x 1 ， x 2 ， x 3 ， x 4 四段时 ： a 1 ＝ x 3 -x 1 2T 2 ， a 2 ＝ x 4 -x 2 2T 2 ， a＝ a 1 +a 2 2 ＝ （ x 3 +x 4 ） - （ x 1 +x 2 ） 4T 2 若已知 x 1 ， x 2 ， …， x 6 六段时 ： a 1 ＝ x 4 -x 1 3T 2 ， a 2 ＝ x 5 -x 2 3T 2 ， a 3 ＝ x 6 -x 3 3T 2 ， a＝ a 1 +a 2 +a 3 3 ＝ （ x 6 +x 5 +x 4 ） - （ x 3 +x 2 +x 1 ） 9T 2 。 若纸带上选出多个计数点 ， 可用逐差法求加速度 。 实 验 器 材 打点计时器 （ 带导线 ）、 交变电源 、 纸带 、 一端带有定滑轮的长铝板 、 小车 、 细绳 、 槽码 、 刻度尺 、 复写纸 （ 墨 粉纸 ）、 坐标纸 。 实 验 步 骤 数 据 处 理 1. 如图 1 所示 ， 把一端带有定滑轮的长铝板平放在实验桌上 ， 并使滑轮 伸出桌面 。 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 。 2． 把小车停在靠近打点计时器的位置 。 先启动打点计时器 ， 后放开小车 ， 让小车拖着纸带运动 ， 打点计时器就在纸带上打下一行小点 。 随后 ， 立即关闭 电源 。 3． 换上新纸带 ， 并增减所挂槽码 （ 或在小车上放置重物 ）， 重新操作两 次 。 1. 舍掉纸带开头一些过于密集的点 ， 找一个适当的点作为计时起点 。 可选择相隔 0.1 s （ 或更短 ） 的若干计数点 进行测量 。 2． 如图 2 所示 ， 先测量出各个计数点到计时 起点的距离 ： x 1 ， x 2 ， x 3 ， x 4 ， x 5 ， …， 再计算出 相邻的两个计数点间的距离 ： Δx 1 ＝x 1 ， Δx 2 ＝x 2 －x 1 ， Δx 3 ＝x 3 －x 2 ， Δx 4 ＝x 4 －x 3 ， Δx 5 ＝x 5 －x 4 ， …， 各计数点 对应的瞬时速度用平均速度来代替 ， 即 v 1 ＝ Δx 1 +Δx 2 2T ， v 2 ＝ Δx 2 +Δx 3 2T ， … 必修 x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 打点 计时器 纸带 小车 槽码 图 1 x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 Δx 1 Δx 2 Δx 3 Δx 4 Δx 5 x/cm 0 1 2 3 4 5 O 图 2 8 物 理 要点提示 1. 开始放开小车时 ， 应使小车靠近打点计时器 。 2． 先启动打点计时器 ， 等打点稳定后 ， 再放开小车 。 3． 要防止槽码落地和小车跟定滑轮相撞 ， 打点完毕 ， 立即关闭电源 。 4． 选取一条点迹清晰的纸带 ， 舍掉开头点迹密集部分 ， 选取适当的计数点 （ 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． 小车的加速度应适当大一些 ， 以能在纸带上长约 50 cm 的范围内清楚地取 7～8 个计数点为宜 。 6． 不要分段测量各段距离 ， 应尽可能地一次测量完毕 （ 可统一量出各计数点到