2.1《实验：探究小车速度随时间变化的规律》（学案）-【高效课堂】2022-2023学年高一物理同步备课精讲练（人教版2019必修第一册）

2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 学习目标： （1）会利用平均速度求瞬时速度 （2）会利用v ­t图像处理实验数据 （3）能根据实验数据求加速度 （4）掌握实验原理、数据处理、误差分析等问题 一、实验原理与方法 1．利用打点计时器所打纸带的信息，代入计算式，即用以n点为中心的一小段时间间隔的平均速度代替n点的瞬时速度。 2．用描点法作出小车的v­t图像，根据图像的形状判断小车的运动性质．若所得图像为一条倾斜直线，则表明小车做匀变速直线运动。 3．利用v­t图像求出小车的加速度。 二、实验器材 打点计时器、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源 三、实验步骤 1．如图所示，把一端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，下边挂上钩码，把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车的后面． 3．把小车停在靠近打点计时器处，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列小点． 4．换上新的纸带，重复实验两次． 5．增减所挂钩码，按以上步骤再做两次实验． 四、数据处理 1．表格法 (1)从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开始一些比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个点，作为计数始点，以后依次每五个点取一个计数点，并标明0、1、2、3、4、…，如图所示。 (2)依次测出01、02、03、04、…的距离x1、x2、x3、x4、…，填入表中。 位置 1 2 3 4 5 6 长度 x1 x2 x3 x4 x5 x6 各段长度 0～2 1～3 2～4 3～5 4～6 5～7 时间间隔 v/(m·s－1) (3)1、2、3、4、…各点的瞬时速度分别为：v1＝、v2＝、v3＝、v4＝、….将计算得出的各点的速度填入表中。 (4)根据表格中的数据，分析速度随时间变化的规律。 2．图像法 (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，如图所示。 (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v­t图像求出小车运动的加速度a＝。 五、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v­t图像时单位选择不合适或人为作图不准确带来误差。 六、注意事项 1．开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器 2．先接通电源，等打点稳定后，再释放小车 3．打点完毕，立即断开电源 4．选取一条点迹清晰的纸带，适当舍弃点密集部分，适当选取计数点(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．要防止钩码落地，避免小车跟滑轮相碰，当小车到达滑轮前及时用手按住 6．要区分打点计时器打出的计时点和人为选取的计数点，一般在纸带上每隔4个点取一个计数点，即时间间隔为t＝0.1 s 7．在坐标纸上画v­t图像时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图像尽量分布在较大的坐标平面内 七、控制实验条件的原因 细线、纸带保持水平状态：保证小车运动的加速度不变 小车要靠近打点计时器：保证纸带上打出足够多的点 槽码个数适当：便于分析实验数据和作图 先打点后释放小车：保证纸带上有足够多的点 八、随堂练习 1．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中下列操作正确的是（　　） A．小车要从靠近打点计时器处开始释放 B．打点计时器应放在长木板有滑轮的一端 C．操作时，应先接通电源，再释放小车 D．电磁打点计时器应使用低压直流电源 【答案】A,C 【解析】【解答】A、B项：在释放小车前，小车要靠近打点计时器，远离有滑轮的一端，A符合题意，B不符合题意； C项：应先接通电源，待打点稳定后释放小车，C符合题意； D项：打电磁打点计时器应使用低压交流电源，D不符合题意。 2．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，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 【答案】B,C 【解析】打点计时器应固定在长木板上没有滑轮的一端，A错误；小车开始时靠近打点计时器是为了使小车的运动距离较大，B正确；打点计时器在使用时，为了使打点稳定，同时为了提高纸带的利用率，使尽量多的点打在纸带上，要应先接通