2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 导学案 -2022-2023学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

实验：探究小车速度随时间变化的规律 一、自主学习 【实验目的】： 1、了解电磁打点计时器和电火花打点计时器的基本构成，知道打点计时器的计时原理，并学会使用打点计时器。 2、通过实例学会根据纸带上的点分析小车的运动性质。 3、通过实例学会根据纸带上的点分析打点计时器打各点时的瞬时速度。 4、通过实例学会根据纸带上的点求小车的加速度。 【实验原理】： 1、利用 打出的纸带上记录的数据，以寻找小车速度随时间变化的规律。 2、如果纸带上点之间的间隔均匀，则说明与纸带相连的物体作 运动。若x为相邻两点之间的距离，T为打点周期，则物体速度的大小为v = 。 3、用x1、x2、x3、……表示相邻两点间的距离，若△x＝x2－x1＝x3－x2＝……＝恒量，即连续相等的时间间隔内物体的位移之差为恒量，则说明与纸带相连的物体的运动为 运动。 4、由纸带求作匀变速运动的物体的瞬时速度的方法：。 5、由纸带求作匀变速运动的物体的加速度： （1）用“逐差法”求加速度：即根据（T为相邻两计数点间的时间间隔）求出、、，再求a1、a2、a3的平均值即为物体运动的加速度。 （2）用v－t图法求加速度：作匀变速运动的物体在某段时间内的平均速度，等于物体在该段时间中间时刻的即时速度。求出各计数点对应的小车的速度，作出v－t图线，图线的斜率即为物体运动的加速度。 【实验器材】： 电火花打点计时器、纸带、带滑轮的长木板、小车、钩码、细线、墨粉纸盘、刻度尺。 【打点计时器】 1、打点计时器是一种记录 、 的仪器。使用的是 电，电源的频率为 Hz，每隔 s打一个点。 2、电磁打点计时器与电火花计时器的对比 工作电源 打点原理 误差 电磁打点计时器 电火花计时器 【实验步骤】： 1、把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，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、把一条细线拴在小车上，使细线跨过滑轮，下边挂上合适的 。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 后，放开 ，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。换上新纸带，重复实验二次。 4、从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开头比较密集的点迹，在后边便于测量的地方找一个点做计时起点。为了测量方便和减少误差，通常不用每打一次点的时间作为时间的单位，而用每打五次点的时间作为时间的单位，就是T=0.02 s ×5=0.1 s 。在选好的计时起点（第1点）下面标明O，在第6点下面标明A，在第11点下面标明B……，点A、B、C……叫做计数点，两个相邻计数点间的距离分别是x1、x2、x3…… 填入下表。最后求得平均值。 x1 x2 x3 x4 x5 x6 用逐差法计算加速度的值，a= m/s2。 5、计算出各计数点对应的瞬时速度，以速度v为纵轴，时间t为横轴建立直角坐标系，做出图像，求得图线的斜率即为运动物体的加速度。 【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，计时器工作后，再放开小车，当小车停止运动时及时断开电源。 3、 要防止钩码落地及小车跟滑轮相撞，当小车到达滑轮前及时用手按住它。 4、牵引小车的钩码个数要适当，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无多大差别，从而使误差增大。加速度的大小以能在60cm长的纸带上清楚地取得六七个计数点为宜。 5、 一定要区别计时器打出的自然点和人为选取的计数点。一般在纸带上每5个自然点取一个计数点，间隔为0.1 s 。 二、针对练习 1．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下列做法不能减小实验误差的是（      ） A．选取计数点，把每打五个点的时间间隔作为一个时间单位 B．使小车运动的加速度尽量小些 C．舍去纸带上密集的点，只利用点迹清晰、点间间隔适当的一部分进行测量、计算 D．选用各处平整程度、光滑程度相同的长木板做实验 2．在实验中，利用纸带上的数据得出各计数点的瞬时速度后，以速度v为纵轴，以时间t为横轴建立直角坐标系。某次实验中某同学描出的点如图所示。在直角坐标系上一共描出了10个点。 下列思考有道理的是（　　） ①这10个点无论如何也不在一条直线上，因此小车运动的v-t图线不可能为一条直线，而应为一条光滑的曲线 ②这10个点中有6个点虽然不在一条直线上，但它们在一条直线附近，只有F和B两点