第5讲 实验：探究小车速度随时间变化的规律 学案-2022学初高中无缝衔接（人教版2019）

第五讲 实验：探究小车速度随时间变化的规律 【学习目标】 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. 学会利用图象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． 【新知探究】 一、知识梳理：实验操作与数据处理 1.实验器材 打点计时器、交流电源、纸带、一端附有定滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、刻度尺、坐标纸． 2.实验步骤 ①如图所示，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； 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把小车停在靠近打点计时器的位置，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行小点，随后立即关闭电源； ④换上新纸带，重复操作两次． 3.数据处理 （1）纸带的选取与测量 ①如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 0.1s)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 …然后再算出相邻计数点间的距离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。 (2)设计表格并记录相关数据. 4.画出小车的v-t图像. 5.分析实验结果,,得出实验结论. 6. 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v-t图像时单位选择不合适或人为作图不准确带来误差. 二、实验原理与操作 【例1】(1)在做探究小车匀变速直线运动的实验中，给你以下器材：电磁打点计时器、电池组、导线、纸带、复写纸、停表、小车、钩码、细绳、一端带有定滑轮的长木板。其中不需要的器材是______、________，还需要增添的器材有________和__________。 (2)关于用打点计时器探究小车速度随时间变化的规律的实验，下列说法中正确的是_______ A、打点计时器应固定在长木板上，且靠近滑轮的一端 B、开始实验时小车应放在靠近打点计时器的一端 C、应先接通电源，待打点稳定后再释放小车 D、牵引小车的钩码个数越多越好 【变式训练1】某实验小组在进行探究小车速度随时间变化的规律实验： （1）在以下给出的器材中，本次实验不需要的有___________（填序号） ①电磁打点计时器   ②天平    ③交流电源     ④直流电源 ⑤细绳和纸带    ⑥钩码和小车     ⑦秒表        ⑧一端有滑轮的长木板               ⑨刻度尺 （2）如果学生在实验时采用电火花计时器测量小车的速度，则下列说法正确的是________ A．应使用220V的直流电 B．使用时应当先放开小车，使其运动起来，再接通电源 C．也可以使用干电池作为电火花计时器的电源 D．每打完一条纸带要及时切断计时器的电源 三、实验数据处理与误差分析 【例3】关于用打点计时器探究小车速度随时间变化规律的实验， (1)关于实验操作过程，下列说法中正确的是______。 A．打点计时器应固定在长木板上，且靠近滑轮一端 B．开始实验时小车应靠近打点计时器一端 C．应先接通电源，然后再释放小车 D．重复几次，选点迹清晰的纸带进行测量 (2)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz，记录小车运动的一段纸带如图1所示，在纸带上选择A、B、C、D、E、F六个计数点，相邻两计数点之间还有四个点未画出。 ①由纸带提供的数据求出打下点D时小车的速度vD=______m/s。（结果保留小数点后两位） ②根据上表中的数据，在答题卷的图中描出D点对应的位置，并做出小车运动的v-t图线______； (3)根据作出的v-t图线可求得小车运动的加速度为______m/s2。（结果保留小数点后两位）（4）若交流电的频率变为51Hz而未被发觉，则测得的小车加速度值与真实值比较将____________ （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 【变式训练2】在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中： （1）实验室提供了以下器材：打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源、复写纸、弹簧测力计，其中在本实验中不需要的器材是____