第7讲 实验：探究小车速度随时间变化的规律-2022年初升高物理无忧衔接（人教版）

第7讲 实验：探究小车速度随时间变化的规律 1.进一步练习使用打点计时器.2.会利用纸带求瞬时速度.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． 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，用这段位移的平均速度表示这点的瞬时速度． 2．用v－t图像表示小车的运动情况：以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，用描点法画出小车的v－t图像，图线的倾斜程度表示加速度的大小，如果v－t图像是一条倾斜的直线，说明小车的速度是均匀变化的． 二、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、坐标纸． 三、进行实验 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． 图1 2．把小车停在靠近(选填“靠近”或“远离”)打点计时器的位置．先启动打点计时器，后放开小车(选填“启动打点计时器”或“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)，再做两次实验． 四、数据记录 1．采集数据 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． 如图2所示，先测量出各个计数点到计时起点的距离：x1、x2、x3、x4、x5…，再计算出相邻的两个计数点间的距离：Δx1＝x1，Δx2＝x2－x1，Δx3＝x3－x2，Δx4＝x4－x3，Δx5＝x5－x4，…，填入自己设计的表中． 图2 2．求解并记录各计数点的瞬时速度 (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，若交变电源频率为50 Hz，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 位置编号 0 1 2 3 4 5 6 … 时间t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 v1/(m·s－1) v2/(m·s－1) v3/(m·s－1) … 五、数据分析 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，不在直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3所示． 图3 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v－t图像求出小车运动的加速度a＝. 六、注意事项 1．开始放开小车时，应使小车靠近(选填“靠近”或“远离”)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(选填“启动打点计时器”或“放开小车”)． 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．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计时起点的距离)． 6．在坐标纸上画v－t图像时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图像大致布满坐标纸． 例题1. 1.下列实验过程中正确使用打点计时器的步骤顺序是 (　　) ①启动电源,用手水平拉动纸带,纸带上就打出一行小点 ②关掉电源 ③取下纸带,从能够看清的某个点开始,往后数若干个点,如果数出n个点,这些点划分出的间隔数是(n-1),由此计算出纸带从打第1个点到打第n个点的运动时间 ④把纸带装好 ⑤了解打点计时器的结构,然后把它固定在长木板上 ⑥用刻度尺测量出从第1个点到第n个点的距离 A.⑤④①②③⑥　　　　 B.⑤④①③⑥② C.⑤④①⑥③②　　　　 D.⑤④①②⑥③ 【答案】A　 【解析】进行实验前应充分了解打点计时器的结构和工作原理,并安装好打点计时器;在接通电源前,要将纸带装好,实验开始时应先接通电源,等打点计时器工作稳定后再拉动纸带;打点结束后,应立即关闭电源以保护打点计时器;最后将纸带与打点计时器分离,进行数据处理。故选项A正确。 对点训练1. 关于“探究小车速度随时间变化的规律”的实验操作,下列说法错误的是(　　) A.把长木板平放在实验桌上,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 B.在释放小车前,小车应靠近打点计时器 C.应先接通电源,待打点计时器开始打点并稳定后再释放小车 D.槽码的质量越大越好 【答案】D 【解析