2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律 （讲义） -【划重点】2023年初升高物理暑假预习强化之精细讲义+备课课件（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 ——划重点之初升高暑假预习强化精细讲义 知识点1：实验探究 1.实验目的 （1）进一步练习使用打点计时器并会利用平均速度求瞬时速度; （2）学会利用v-t图像处理实验数据,探究小车速度随时间变化的规律。 2.实验原理 （1）利用纸带计算瞬时速度：以纸带上某点对应时刻为中间时刻,取与之相邻的 两点间的位移,用这段位移的平均速度表示该点的瞬时速度. (2)用v-t图像表示小车的运动情况：如果t 图像是一条倾斜的直线,说明小车的速度是均匀变化的. 3.实验器材 打点计时器、交流电源、纸带、一端附有定滑轮的长铝板、小车、细绳、槽码(或钩码)刻度尺、坐标纸。 4.实验步骤 (1)如图所示,把一端附有滑轮的长铝板平放在打点计时器小车实验桌上,并使滑轮伸出桌面,打点计时器固定在长 纸带一铝板没有定滑轮的一端,连接好器材. (2)把一条细绳拴在小车上,细绳的另一端跨过定滑轮且下面挂上适当数量的槽码,纸带穿过打点计时器,并把纸带的另一端固定在小车的后面. (3)把小车停在靠近打点计时器的位置,启动计时器,然后放开小车,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,重复实验两次. (5)在三条纸带中选择一条点迹最清晰的,舍掉开头一些过于密集的点,找一个适当的点作为计时起点. (6)选择连续的且相隔0.1s 的计数点进行测量，把数据填入事先设计好的表格中 (7)计算出各计数点的瞬时速度,填入表格中。 (8)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。 ①利用一段时间内的平均速度代替中间时刻的瞬时速度，是利用纸带求瞬时速度的常用方法； ②实验步骤可简化为放置→固定→连接→先启后放→重复实验→数据分析； ③实验注意事项 (1)实验前：1.固定长铝板时定滑轮要伸出桌面,打点计时器要固定于没有定滑轮的一端;2.应让小车停在靠近打点计时器的位置，这样可以最大限度地利用纸带;3.细绳应与长铝板平行，保证小车的加速度不变。 (2)实验时：1.必须先启动计时器，再释放小车；2.实验后必须先断开电源,再取下纸带。 (3)牵引小车的槽码个数要适当,以免加速度过大而使纸带上的点太少，或者加速度太小而使各段位移差别不大,导致误差增大. 【典例1】在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中，下列操作中正确的有（    ） A．在释放小车前，小车要靠近打点计时器 B．打点计时器应放在长木板的有滑轮一端 C．应先接通电源，后释放小车 D．电火花计时器应使用低压交流电源 【典例2】图是用电磁打点计时器探究小车速度随时间变化的规律时得到的一条纸带，测量出AB=1.20cm，AC=3.60cm，AD=7.20cm，计数点A、B、C、D中，每相邻两个计数点之间有四个点未画出。以下说法正确的是（　　） A．电磁打点计时器打出的纸带只能记录时间而不能记录位移 B．若电源频率f=50Hz，则相邻的两个计数点之间的时间间隔为0.10s C．若电源频率f=50Hz，则打下B点时小车的速度vB=0.20m/s D．本实验也可以采用电火花计时器 【典例3】关于打点计时器的原理和使用方法，下列说法中正确的是（　　） A．打点计时器应接交流电源，交流电源频率通常为50Hz B．如果纸带上相邻两个计数点之间有四个点，则相邻两个计数点间的时间间隔是0.08s C．如果打点计时器在纸带上打下的点先密集后稀疏，则说明纸带的速度由小变大 D．电磁打点计时器接在220V交流电源上，电火花计时器接在4～6V交流电源上 【典例4】在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中： （1）某同学进行了以下实验操作步骤，其中有误的步骤是____。 A．将电火花计时器固定在长木板的一端，并接在直流电源上 B．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔 C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码 D．拉住纸带，将小车移到靠近打点计时器的一端后，先接通电源，待打点稳定后再放开纸带 （2）在实验中得到一条如图所示的纸带，已知电源频率为，相邻计数点间的时间间隔为，测量出、，则打下F点时小车的瞬时速度大小为____。（结果保留两位有效数字） （3）若实验时电源频率大于，则打下F点时小车的实际速度____（填“大于”“小于”或“等于”）测量速度。 知识点2实验数据处理及误差分析 1.测量并记录数据 (1)从三条纸带中选择一条点迹最清晰的,舍掉开头一些过于密集的点迹,找一个适当的点作为计时起点(0 点),每5个点取一个计数点进行测量,如图所示(相邻两点间还有四个点未画出).标明0,1,2,3,4 测量各计数点到0点的距离x ,记录并填入表中； (2)分别计算出相邻的两计数点之间的距离x1、x2、x3、……； (3