第2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【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 【实验目标】 实验目标 核心素养 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，并据此判断物体的运动性质。 4．能根据实验数据求加速度。 1.科学思维：领悟匀变速直线运动中速度随时间变化的规律。 2．科学探究：通过实验得出物体的运动信息。 3．科学态度与责任：增强将物理知识应用于实际生活的意识。 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图像，根据图像的形状判断小车的运动性质。若所得图像为一条倾斜直线，则表明小车做匀变速直线运动。 3．利用v­t图像求出小车的加速度。 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、槽码、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，下边挂上槽码，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．增减所挂槽码，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．图像法 (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图像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图像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．要防止槽码落地，避免小车跟滑轮相碰，当小车到达滑轮前及时用手按住。 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图像时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图像尽量分布在较大的坐标平面内。 实验原理和实验操作 【例1】　在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中：(1)关于电磁打点计时器和电火花计时器，下列说法正确的是 。 A．电磁打点计时器用的是直流电源，而电火花计时器用的是交流电源 B．它们每隔0.02 s打一个点 C．它们的工作电压均为220 V的交流电源 D．使用它们计时时，必须先拉动纸带，再立即接通电源 (2)如图所示是电火花计时器的示意图，其工作时的基本步骤如下： A．当纸带完全通过电火花计时器后，及时关闭电火花计时器 B．接通开关，听到放电声，拖动纸带运动 C．将纸带从墨粉纸盘下面穿过打点计时器 D．将电火花计时器插头插入相应的电源插座 上述步骤正确的顺序是 。(按顺序填写步骤编号) (3)打点计时器固定在斜面上某处，一小车拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下，如图甲所示。若工作电源的频率为50 Hz，纸带上打点如图乙所示，则打点计时器打A点时小车的速度vA＝ m/s，若小车做匀变速直线运动，该运动过程的加速度a＝ m/s2。 (4)在研究匀