第二章 1.实验：探究小车速度随时间变化的规律-2021-2022学年新教材高中物理必修第一册【金版新学案】配套教师用书（人教版）

1．实验：探究小车速度随时间变化的规律 一、实验思路 1．实验目的 (1)进一步练习使用打点计时器。 (2)会利用平均速度求瞬时速度。 (3)会利用v ­t图像处理实验数据，并由图像计算小车的加速度和判断小车的运动情况。 2．实验器材：电磁打点计时器(或电火花打点计时器)、复写纸、导线、一端附有定滑轮的长铝板、小车、纸带、细绳、槽码、刻度尺、交变电源。 3．实验思路：如图1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随时间变化情况。 图1 二、进行实验 1．安装实验器材：把附有滑轮的长铝板放在实验台上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长铝板没有滑轮的一端，连接好电路，如图所示。 2．实验准备：把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下面挂上合适的槽码。放手后，看小车能否在铝板上平稳地加速滑行，然后把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车的后面。 3．打纸带：使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列小点，再按同样的方法(不改变槽码个数)打出两条纸带。从这三条纸带中选用一条最清晰的，记录为纸带Ⅰ。 4．增减槽码再打纸带：增加一个槽码，按上述方法打出纸带Ⅱ。在打纸带Ⅰ时的基础上减少一个槽码，仍按上述方法打出纸带Ⅲ。 三、数据记录及数据分析 1．数据测量 (1)选纸带、标计数点：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)测距离、填表格：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 时间间隔 v/(m·s－1) (3)求瞬时速度：1、2、3、4…各点的瞬时速度分别为：v1＝、v2＝、v3＝、v4＝…。将计算得出的各点的速度填入表中。 2．数据分析 (1)以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系。根据表中的v、t数据，在坐标系中描点作出v ­t图像。 (2)观察所得到的直线，分析小车的速度随时间的变化规律。 3．实验结论 小车的速度随时间均匀增加。 ⊲实验原理 (1)利用打点计时器打出的纸带上记录的信息，可计算出各时刻的瞬时速度。 (2)利用描点法作出小车的v ­t图像，根据图像判断小车速度随时间的变化规律。 ⊲注意事项 (1)小车要靠近打点计时器：保证纸带上能打出足够多的点。 (2)槽码个数适当：便于分析实验数据和作图。 (3)要避免小车和滑轮相碰，在小车与滑轮相碰前要及时用手按住小车。 (4)打完一条纸带后要立即关闭电源，避免计时器线圈过热而损坏。 (5)电磁打点计时器使用的电源是4～6 V低压交变电源，电火花打点计时器使用的电源是220 V的交变电源。 (6)在测量长度时，用刻度尺零刻度线对齐起始计数点，依次读出各计数点到起始点的长度值，不能分段测量。 作小车运动的v ­t图像的方法 (1)坐标轴标度的选取要合理，图像分布应符合要求。 (2)描点：描点时要用平行于两坐标轴的虚线交点标明这个点的位置坐标(所描点在图上用“×”或“·”标明)。 (3)连线：画出一条直线，让尽可能多的点落在直线上，不能落在直线上的点应均匀分布在直线两侧，离直线较远的点应舍弃。 (4)v ­t图像的斜率表示小车的加速度，即a＝。 [随手记]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 探究点一　教材原型实验 角度1　实验操作过程 在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中， (1)实验室提供了以下器材：电火花计时器、一端附有滑轮的长铝板、小车、纸带、细绳、槽码、刻度尺、交变电源、停表、弹簧测力计。其中在本实验中不需要的器材是________。 (2)按照实验进行的先后顺序，将下述步骤的代