第1章 实验1 探究小车速度随时间变化的规律（word教参）-【金版新学案】2024高考物理大一轮复习讲义·高三总复习（新教材新高考版）

实验一 　探究小车速度随时间变化的规律 一、实验目的 1．练习正确使用打点计时器。 2．会利用纸带求匀变速直线运动的瞬时速度、加速度。 3．会利用纸带探究小车速度随时间变化的规律，并能画出小车运动的v -t图像，根据图像求加速度。 二、实验原理、器材 1．实验原理 (1)小车在槽码的牵引下运动，利用打点计时器打出纸带，通过研究纸带上的信息，就可以知道小车运动的速度随时间变化的情况。 (2)由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法 如图所示，0，1，2…为时间间隔相等的各计数点，x1，x2，x3，x4…为相邻两计数点间的距离，若Δx＝x2－x1＝x3－x2＝…＝C(常量)，则与纸带相连的物体的运动为匀变速直线运动。 (3)由纸带求物体运动速度的方法 根据匀变速直线运动某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，即vn＝。 (4)利用纸带求物体加速度的两种方法 ①用“逐差法”求加速度 如果纸带有6段位移(如上图所示)，先根据x4－x1＝x5－x2＝x6－x3＝3aT2(T为相邻两计数点间的时间间隔)求出a1＝ 、a2＝ 、a3＝，再算出平均值，即a＝＝。 ②用图像法求加速度 作出v -t图像，根据图像的斜率求解物体运动的加速度。 2．实验装置与器材 (1)实验装置： (2)器材：打点计时器、一段附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、槽码、刻度尺、导线、交流电源、复写纸。 3．电磁打点计时器与电火花计时器的比较(如图所示) (1)作用：计时仪器，当接频率为50 Hz的交变电流时，每隔0.02 s打一次点。 (2)工作条件 4．计时点和计数点的区别 (1)计时点是打点计时器打在纸带上的实际点，如果使用50 Hz的交流电源，两相邻计时点的时间间隔为0.02 s。 (2)计数点是人们根据需要选择一定数目的计时点取一个计数点，两个相邻计数点的时间间隔由选取计时点的个数而定。 学生用书第17页 注意：“每打n个计时点取一个计数点”与“每隔(n－1)个计时点取一个计数点”的时间间隔相等，即T＝nT0, 其中T0为相邻计时点的时间间隔，由所用交流电源的频率决定，T为相邻计数点的时间间隔。 三、实验步骤与操作 1．固定好实验器材，并连接好电路。 2．小车停在靠近打点计时器的位置。 3．启动计时器，然后放开小车，让它拖着纸带运动，在纸带上打下一行小点。 4．关闭电源，取下纸带。 5．增减所挂的槽码(或在小车上放置重物)，更换纸带，再重复做几次实验。 四、实验数据处理 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。 位置 0 1 2 3 4 … x/m Δx/m Δt/s v/(m·s－1) 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v -t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。 五、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v -t图像并不是一条直线。 5．木板的粗糙程度并非完全相同。 六、注意事项 1．平行：纸带、细绳要和长木板平行。 2．靠近：释放小车前，应使小车停在靠近打点计时器的位置。 3．两先两后：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。 4．减小误差：小车另一端挂的槽码个数要适当，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。 5．纸带选取：选择一条点迹清晰的纸带，舍弃点密集部分，适当选取计数点。 6．准确作图：在坐标纸上，纵、横轴选取合适的标度，描点连线时不能连成折线，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则。 学生用书第18页 教材原型实验 用图1所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律。主要实验步骤如下： a．安装好实验器材，接通电源后，让拖着纸带的小车沿长木板运动，重复几次。 b．选出一条点迹清晰的纸带，找一个合适的点当作计时起点O(t＝0)，然后每隔相同的时间间隔T选取一个计数点，如图2中A、B、C、D、E、F…所示。 c．通过测量、计算可以得到在打A、