2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律（好学案）-2022-2023学年高一物理同步备课精编三件套 课件+导学案+作业（人教版2019必修第一册）

第1节 实验：探究小车速度随时间变化的规律 一、实验目的 1.练习打点计时器的使用和纸带数据处理。 2.学会测量瞬时速度的方法，利用实验中获取数据，学会利用图像处理实验数据的科学方法，进而探究小车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：用某段位移的平均速度表示中间点的瞬时速度。 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，进而探究速度与时间的关系。 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.按照图示安装实验器材。 2.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。 3.换上新纸带，重复实验几次。 五、数据处理 1.纸带的选取与测量 (1)选择一条点迹最清晰的纸带。 (2)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)。 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＝。 (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 xn/m v/(m·s－1) 3．描绘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，如图所示。 4．由v­t图像求加速度：选直线上尽量远的两个坐标点，由a＝求出加速度大小。 六、实验创新 1.用光电门测小车经过时的瞬时速度：由于时间极短，所以小车通过光电门的平均速度可以当作小车过光电门的瞬时速度，即： 2.用频闪照相机拍摄不同时刻物块的位置影像代替打点计时器打出的纸带，相邻影像间的时间间隔由频闪光源的频闪频率决定。　 【例1】小明同学在做“探究小车速度随时间变化规律”的实验时，打点计时器所用电源的频率50HZ。 （1）小明同学在实验中打下一条纸带，每打一个点取一个计数点，如图所示是其中的一段纸带，则打计数点2时的速度大小为___________m/s；（计算保留3位有效数字） （2）该同学根据实验数据在v-t坐标系中描点（如图乙所示），请完成图象_______，由此可求得小车的加速度大小a=___________m/s2。（计算保留3位有效数字） 【针对训练1】在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用电火花计时器打下的纸带如图所示，并在其上取了、、、、、、7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点图中没有画出，电火花计时器接、交流电源。他经过测量并计算得到电火花计时器在打、、、、各点时物体的瞬时速度如下表： 对应点 速度 0.141 0.180 0.218 0.262 0.301 （1）设电火花计时器的打点周期为，计算的公式为________（用和纸带图中标明的相关物理量的符号表示）； （2）根据表中的数据，以点对应的时刻为，试在图示坐标系中合理选择好标度，作出图象，利用该图象可知物体的加速度________，计时器在打点时物体的速度________（结果均保留3位有效数字）。 【例2】光电计时器是一种常用计时仪器，其结构如图甲所示。、分别是光电门的激光发射和接收装置，当有滑块从、间通过时，光电计时器就可以显示出物体的挡光时间。现有某滑块在斜面上滑行，先后两次通过光电门和，计时器显示的挡光时间分别是、，从光电门到光电门所经历的总时间，用分度值为的刻度尺测量小滑块的长度d，示数如图乙所示。 （1）读出滑块的长度d为______； （2）滑块通过光电门的速度、分别为______、______； （3）滑块的加速度大小为______。（计算结果保留两位小数） 【针对训练2】如图乙所示，气垫导轨上安装有A、B两个光电门，导轨上放有一滑块，滑块上装有宽度为d的遮光片。现使滑块从某一位置开始以恒定的加速度滑动，并依次通过光电门A、B，光电计时器记录的时间分别为t1、t2，并测得遮光片从光电门A运动到光电门B所用的时间Δt。 （1）为了更准确地测得滑块通过光电门的速度，应选用较______（填“宽”或“窄”）的遮光片； （2）由题可知，遮光片通过光电门A时的速度表达式v1=______，通过光电门B时的速度表达式v2=______； （3）滑块在气垫上运动的加速度的表达式a=______（用题干中