第04讲 实验：探究小车速度随时间变化的规律-【暑假自学课】2022年新高一物理暑假精品课（人教版）

第04讲 实验：探究小车速度随时间变化的规律 【学习目标】 1.初步学习根据实验要求设计实验，完成某种规律的探究方法． 2.会用表格法处理数据，并合理猜想．巧用v－t图象处理数据，观察规律． 3.根据相关实验器材，设计实验并熟练操作．会运用已学知识处理纸带，初步学会根据实验数据进行猜测、探究、发现规律的探究方法． 4.通过对纸带的处理、实验数据的图象展现，培养学生实事求是的科学态度，能使学生灵活地运用科学方法来研究问题、解决问题、提高创新意识． 【基础知识】 一、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 表示这点的瞬时速度． 2．用v－t图象表示小车的运动情况：以速度v为 、时间t为 建立直角坐标系，用描点法画出小车的v－t图象，图线的 表示加速度的大小，如果v－t图象是一条倾斜的直线，说明小车的速度是 的． 二、实验器材 打点计时器、 、纸带、一端附有定滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、 、坐标纸． 三、实验步骤 1．如图1所示，把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，打点计时器固定在长木板没有滑轮的一端，连接好电路． 图1 2．把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下面挂上适当的钩码，把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端连在小车的后面． 3．把小车停在 打点计时器的位置，先 ，后 (填“接通电源”或“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行小点，随后立即关闭电源． 4．换上新纸带，重复操作两次． 四、数据处理 1．采集数据 如图2所示，一般不是直接测量相邻两个计数点间的距离，而是先测量出各个计数点到计时零点的距离x1、x2、x3、x4、x5，再计算出相邻的两个计数点的距离．Δx1＝x1，Δx2＝x2－x1，Δx3＝x3－x2，Δx4＝x4－x3，Δx5＝x5－x4. 图2 2．求解速度 (1)各计数点对应的瞬时速度用平均速度来代替，即v1＝，v2＝，… T为相邻两个计数点间的时间间隔，若每5个点取一个计数点(中间隔4个点)，则T＝0.1 s. (2)设计表格并记录相关数据 位置 1 2 3 4 5 6 7 时刻t/s 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 v/(m·s－1) 3.作出小车运动的v－t图象 (1)定标度：坐标轴的标度选取要合理，应使图象大致布满坐标纸． (2)描点：在坐标纸上描出各个坐标点的位置． (3)连线：用一条平滑的曲线或直线“拟合”这些点． 4．分析数据并求出加速度 (1)如果画出的v－t图象是一条倾斜的直线，说明小车做速度均匀变化的直线运动． 表示开始计时时小车的速度——初速度． (2)求出小车的加速度 在v－t图象上任意取两个间隔较远的点(这两个点不一定是我们表格中已测得的点)，找出它们的坐标值，然后把它们的坐标值代入公式a＝中求出加速度，即用图线的 求加速度． 五、注意事项 1．开始释放小车时，应使小车 (填“靠近”或“远离”)打点计时器． 2．先接通电源，等打点稳定后，再 (填“接通电源”或“释放小车”)． 3．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．要逐次测量各段距离，应尽可能地一次测量完毕． 6．在坐标纸上画v－t图象时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图象大致布满坐标纸． 答案： 一、1．平均速度 2．纵轴、横轴 、倾斜程度、均匀变化的． 二、交流电源、刻度尺 三、3．靠近，接通电源，释放小车 四、4．(1)图象和纵轴的交点 (2)斜率． 五、1．靠近． 2．接通电源，释放小车 【考点剖析】 考点一：对实验原理和实验操作的考查 例1． .某同学用如图所示装置做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验． (1)图中仪器A叫作____________计时器，使用220 V________(填“交流”或“直流”)电源，释放小车前，小车应停在________(填“靠近”或“远离”)仪器A的位置． (2)下列是该实验中的一部分基本步骤： A．释放小车，让小车带着纸带运动 B．安装纸带 C．把计时器固定好 D．接通电源，进行打点 以上步骤的正确顺序是________． 　【答案】(1)电火花打点　交流　靠近　(2)CBDA 【解析】(1)题图中仪器A叫作电火花打点计时器，使用220 V交流电源，实验过程中，释放小车前，小车要靠近打点计时器