第5讲 实验：探究小车速度随时间变化的规律-2022年暑假新高一物理初高中衔接导学练

第5讲 实验：探究小车速度随时间变化的规律 实验测量物体运动的平均速度 1.实验目的：用刻度尺和停表测小车的平均速度。 2.实验原理：v＝. 3.测量的物理量:路程s和时间t。实验时用刻度尺测出小车通过的路程，用停表测出小车通过这段路程所用的时间，用公式v=s/t计算出小车在这段路车的平均速度。 4．实验装置图： 5.实验器材：长木板、木块、小车、刻度尺、停表、金属片 6.实验步骤： (1)把小车放在斜面顶端，金属片放在斜面底端，用刻度尺测出小车将要通过的路程S1，把S1和后面测得的数据填入下表中。 (2)用停表测量小车从斜面顶端滑下到撞击金属片的时间t1。 (3)根据测得的S1、t1，利用公式算出小车通过斜面全程的平均速度v1。 (4)将金属片移至斜面的中部，测出小车到金属片的距离S2。 (5)测出小车从斜面顶端滑过斜面上半段路程S2所用的时间t2，算出小车通过上半段路程的平均速度v2。 (6)计算出小车在斜面后半段的距离s3＝s1－s2，后半段路程S3所用时间t3= t1-t2，得到小车在斜面后半段路程的平均速度v3. 7.实验数据： 路段 路程 运动时间 平均速度 全程 s1 t1 v1 上半段 s2 t2 v2 下半段 s3 t3 v3 8.实验结论： （1）小车沿斜面下滑,运动越来越快，小车做变速运动。 （2）各段路程的平均速度并不相等,上半段的平均速度最小，下半段的平均速度最大，全程的平均速度处在两者之间:v下>v全>v上. (3)结果表明：物体做变速运动的平均速度的大小与路程和时间有关。 【初高中变化】 初中物理中是测量物体的平均速度，原理方法就是测出物体在某段时间内通过的路程和所用的时间，二者求比值，用到的测量仪器主要是刻度尺和停表，数据处理上主要利用的是列表法求出物体的平均速度，进而判断物体的运动形式。而高中物理中探究小车速度随时间变化规律的这个实验，从本质上来说，也是测量小车的平均速度大小，但是由于用到的计时仪器是打点计时器，打点的时间间隔仅仅是0.02s，时间很短，所以可以把某个时间平均速度当做是某个位置点的瞬时速度，这是它和初中物理中测物体平均速度这个实验的第一点不同；第二点不同就是测量时间的仪器不是停表了，二是打点计时器，更加精确；第三点不同就是数据的处理除了利用列表法以外，还采用了图像法，通过描点的方式作出小车的v-t图像，通过图像可以更加直观的了解小车的运动形式。 一、实验目的 1.巩固打点计时器的使用、纸带数据处理和测量瞬时速度的方法。 2.通过实验探究，体验如何从实验中获取数据，学会利用图像处理实验数据的科学方法。 3.知道小车在重物牵引下运动速度随时间变化的规律。 二、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。 三、实验器材 打点计时器、学生电源、复写纸、纸带、导线、一端带有滑轮的长木板、小车、细绳、槽码、刻度尺、坐标纸。 四、实验步骤 1.如图所示，把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，下边挂上合适的槽码，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行，然后把纸带穿过打点计时器，并把纸带的另一端固定在小车后面。 3.把小车停在靠近打点计时器处，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系列小点。 4.换上新纸带，重复实验两次。 5.增减所挂槽码，按以上步骤再做两次实验。 五、数据处理 1.纸带的选取与测量 (1)在三条纸带中选择一条点迹最清晰的纸带。 (2)为了便于测量，一般舍掉开头一些过于密集的点迹，找一个适当的点作计时起点(0点)。 (3)每5个点(相隔0.1 s)取1个计数点进行测量(如图所示，相邻两点中间还有4个点未画出)。 (4)采集数据的方法：不要直接去测量两个计数点间的距离，而是要量出各个计数点到计时零点的距离d1、d2、d3…然后再算出相邻的两个计数点的距离x1＝d1；x2＝d2－d1；x3＝d3－d2；x4＝d4－d3… 2.瞬时速度的计算 (1)瞬时速度的求解方法：时间间隔很短时，可用某段时间的平均速度表示这段时间内中间时刻的瞬时速度，即vn＝。例如，图中计数点4的瞬时速度 v4＝。 (2)设计表格并记录相关数据。 位置编号 0 1 2 3 4 5 时间t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5