第一章 实验一　探究小车速度随时间变化的规律-（教师用书）【导学教程】2024新教材新高考物理新编大一轮总复习（人教版）

实验一　探究小车速度随时间变化的规律 [对应学生用书P17] 一、实验原理与操作 装置图与思路 操作要领 思路：小车在槽码的牵引下运动，通过研究纸带上的信息，就可以知道小车运动的速度是怎样随时间变化的。 注意：①无需平衡摩擦力。 ②无需满足悬挂槽码质量远小于小车质量 ①平行：细绳、纸带与长木板平行。 ②靠近：小车释放前，应靠近打点计时器。 ③先后：实验时先接通电源，后释放小车；实验后先断开电源，后取下纸带。 ④更换：增减所挂的槽码(或在小车上放置重物)，更换纸带，再做两次实验。 ⑤适当：悬挂槽码要适当，避免纸带上打出的点太少或过于密集 熟知两种打点计时器 (1)作用：计时仪器，接频率为50 Hz的交流电源，每隔0.02 s打一次点。 (2) 二、数据记录及数据分析 1．数据测量 (1)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，作为计时起点，以后依次每隔四个点取一个计数点，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、…，填入设计表中。 (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设计表中。 2．数据分析 (1)以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系。根据表中的v、t数据，在坐标系中描点作出v­t图像，如图所示。 (2)观察所得到的直线，分析小车的速度随时间的变化规律。 3．实验结论 小车的速度随时间均匀增加。 三、误差分析 1．根据纸带测量的位移有误差。 2．电源频率不稳定，造成相邻两点的时间间隔不完全相等。 3．纸带运动时打点不稳定引起测量误差。 4．用作图法，作出的v­t图像并不是一条直线。 5．木板的粗糙程度并非完全相同。 [对应学生用书P18] 考点一　教材原型实验 　在用打点计时器研究小车速度随时间变化规律的实验中，得到一条纸带如图甲所示。A、B、C、D、E、F、G为计数点(相邻两计数点间有4个点未画出)，相邻计数点间时间间隔为0.10 s，x1＝1.20 cm，x2＝1.60 cm，x3＝1.98 cm，x4＝2.38 cm，x5＝2.79 cm，x6＝3.18 cm。 (1)根据题目信息可知：打B点时小车的速度是____________ m/s，小车的加速度是____________ m/s2。(结果保留两位有效数字) (2)某同学用以下办法绘制了小车运动的v­t图像：先把纸带每隔T＝0.10 s剪断，得到若干段纸条，长度分别为x1、x2、x3、x4、x5、x6。再把这些纸条并排贴在一张纸上，使这些纸条的下端对齐，作为时间轴，标出时间。最后连接纸条上端中心位置作一条直线，于是得到v­t图像(如图乙所示)。 a．t1处应标为____________ s；v1处应标为____________[此空用第(2)问中的物理量符号表示]。 b．请说明利用纸条长度表示瞬时速度所依据的原理________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 读图 [解析]　(1)根据匀变速直线运动中某段时间的中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，可得打B点时小车的速度为vB＝AC＝＝ m/s＝0.14 m/s。由Δx＝aT2可得小车的加速度为a＝＝ m/s2＝0.40 m/s2。 (2)①t轴标出的时间为连续相等的时间间隔，且纸带每隔T＝0.10 s剪断一段，所以t1处应标为0.10 s。由平均速度公式可得v1＝。 ②匀变速直线运动中某段时间的中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度。 [答案]　(1)0.14　0.40　(2)①0.10　　②匀变速直线运动中某段时间的中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度 [技法点拨] 加速度的求解方法 (1)“Δx＝aT2”求加速度 即a1＝，a2＝，a3＝，然后取平均值， 即a＝＝， 这样使所给数据全部得到利用，以提高准确度，若总段数为奇数，则一般去掉第一段或最后一段，再采用上述方法处理。 (2)“图像法”求加速度 即由“平均速度法”求出多个点的速度，画出v­t图像，直线的斜率表示加速度。 1．“探究小车速度随时间变化的规律”的实验装置如图甲所示，打点计时器的工作频率为50 Hz。纸带上计数点的间距如图乙所示，其中每相邻两点之间还有4个点未画出。 (1)部分实验步骤如下： A．测量完毕，关闭电源，取出纸带 B．接通电源，等打点计时器工作稳定后放开小车 C．将小车停靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连