第一章 实验一 探究小车速度随时间变化的规律（教师用书）-2023高考物理【正禾一本通】高三一轮总复习高效讲义（教科版，老教材老高考）

实验一　探究小车速度随时间变化的规律 【实验目的】　1.练习正确使用打点计时器，学会利用打上点的纸带研究物体的运动。2.掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法(Δx＝aT2)。3.测定匀变速直线运动的加速度。 　　　　　　　备考第1步——理清实验过程，注意实验事项 一、打点计时器 1．作用：计时仪器，当所用交变电源的频率f＝50 Hz时，每隔0.02s打一次点。 2．结构 (1)电磁打点计时器(如图1) (2)电火花计时器(如图2) 3．工作条件： 二、实验：研究匀变速直线运动 1．实验器材 电火花计时器(或电磁打点计时器)、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、毫米刻度尺、导线、交流电源。 2．实验过程 (1)按照实验装置，把打点计时器固定在长木板无滑轮的一端，接好电源； (2)把一细绳系在小车上，细绳绕过滑轮，下端挂合适的钩码，纸带穿过打点计时器，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，后放开小车； (4)小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带； (5)更换纸带重复实验三次，选择一条比较理想的纸带进行测量、分析。 3．数据处理 (1)由实验数据得出v­t图像 ①根据表格中的v、t数据，在直角坐标系中仔细描点。 ②作一条直线，使同一次实验得到的各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的各点应均匀分布在直线的两侧，这条直线就是本次实验的v­t图线，它是一条倾斜的直线，如图。 (2)由实验得出的v­t图像进一步得出小车运动的速度随时间变化的规律 ①直接分析图像的特点得出。小车运动的v­t图像是一条倾斜的直线，如图，当时间增加相同的值Δt时，速度也会增加相同的值Δv，由此得出结论：小车的速度随时间均匀变化。 ②通过函数关系进一步得出。既然小车的v­t图像是一条倾斜的直线，那么v随t变化的函数关系式为v＝kt＋b，显然v与t成线性关系，小车的速度随时间均匀变化。 【注意事项】 [实验仪器] 计时点和计数点的区别 计时点是指打点计时器在纸带上打下的所有点，计数点是指测量和计算时在纸带上所选取的部分计时点，要注意“每5个点取一个计数点”与“每隔4个点取一个计数点”取点方法是一样的，时间间隔均为0.1 s。 [实验过程] ①靠近：释放小车前，应使小车停在靠近打点计时器的位置。 ②一先一后：实验时应先接通电源，后释放小车；实验后先断开电源，后取下纸带。 ③防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止钩码落地或小车与滑轮碰撞。 [数据处理] 准确作图：在坐标纸上，纵、横轴选取合适的单位，仔细描点连线，不能连成折线，应作一条直线，让各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的各点应均匀分布在直线的两侧。 [误差分析] ①减小误差：小车另一端挂的钩码个数要适当，避免速度过大而使纸带上打的点太少，或者速度太小，使纸带上打的点过于密集。 ②平行：纸带、细绳要和长木板平行。 ③多次测量：实验时要多测几组数据，以尽量减小误差。 ④改善条件：木板的粗糙程度并非完全相同，为减小误差可在木板上铺一层白纸或换用气垫导轨。,⑤标度合适：作出的v­t图像并不是一条直线。描点时用坐标纸，在纵、横轴上选取合适的单位。 　　　　　　　备考第2步——研典题破重难，透析高考考法 类型1　基础实验过关 【典例引领】 (2019·全国卷Ⅰ)某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行探究。物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图所示。已知打点计时器所用交流电的频率为50 Hz，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出。在A、B、C、D、E五个点中，打点计时器最先打出的是________点，在打出C点时物块的速度大小为________m/s (保留3位有效数字)；物块下滑的加速度大小为________m/s2(保留2位有效数字)。 解析：本题考查纸带数据处理、速度和加速度的计算及其相关知识点。根据题述，物块加速下滑，在A、B、C、D、E五个点中，打点计时器最先打出的是A点。根据刻度尺读数规则可读出，B点对应的刻度为1.20 cm，C点对应的刻度为3.15 cm，D点对应的刻度为5.85 cm，E点对应的刻度为9.30 cm，AB＝1.20 cm，BC＝1.95 cm，CD＝2.70 cm，DE＝3.45 cm。两个相邻计数点之间的时间T＝5× s＝0.10 s，根据做匀变速直线运动的质点在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度可得，打出C点时物块的速度大小为vC＝≈0.233 m/s。由逐差法可得a＝，解得a＝0.75 m/s2。 答案：A　0.233　0.75 【跟踪训练】,　小明同学用如图1所示的实验装置探究小车速度随时间变化的规律，得到了一条如图2所示的纸带，他在纸带上每隔4个点标记一个计数点，记为A、B、C、D、E