第07讲 实验：探究小车速度随时间变化的规律-【暑假培优】2023年新高一物理必修一精讲练（人教版2019）

第07讲 实验：探究小车速度随时间变化的规律 [学习目标] 1. 进一步练习使用打点计时器 2. 会利用平均速度求瞬时速度 3. 会利用v－t图像处理实验数据，并由图像计算小车的加速度和判断小车的运动情况． 一、实验原理 1． 利用纸带计算瞬时速度：以纸带上某点为中间时刻取一小段位移，用这段位移的 表示这点的瞬时速度． 2． 用v－t图像表示小车的运动情况：以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，用描点法画出小车的v－t图像，图线的 表示加速度的大小，如果v－t图像是一条倾斜的直线，说明小车的速度是 的． 二、实验器材 打点计时器(带导线)、 、纸带、一端带有定滑轮的长铝板、小车、细绳、槽码、 、复写纸、坐标纸． 三、实验步骤 1． 如图1所示，把一端带有定滑轮的长铝板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面．铝板上放一个可以左右移动的小车，小车一端连接穿过打点计时器的纸带，另一端连接绕过滑轮系有槽码的细绳． 2． 把小车停在 (“靠近”或“远离”)打点计时器的位置．先 ，后 (填“启动打点计时器”或“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． 3． 换上新纸带，并增减所挂槽码(或在小车上放置重物)重新操作两次． 四、数据记录 1． 采集数：舍掉纸带开头一些过于密集的点，取纸带上能够看清的某一点为起始点0，后面每5个点取一个计数点，分别用1,2,3…标出这些计数点，则两相邻计数点之间的时间间隔Δt＝ s.如图2所示，先测量出各个计数点到计时起点的距离：x1、x2、x3、x4、x5…，再计算出相邻的两个计数点间的距离：Δx1＝x1，Δx2＝x2－x1，Δx3＝x3－x2，Δx4＝x4－x3，Δx5＝x5－x4，…，填入自己设计的表中． 2． 求各计数点的瞬时速度 1　 各计数点对应的瞬时速度用平均速度来代替，即 ， ，…T为相邻两个计数点间的时间间隔，若交流电源频率为50 Hz，每5个点取一个计数点(中间隔4个点)，则T＝0.1 s. 2　 设计表格并记录相关数据 位置编号 0 1 2 3 4 5 6 … 时刻t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 v1/(m·s－1) v2/(m·s－1) v3/(m·s－1) … 知识点五、数据分析 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，不在直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3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v－t图像求出小车运动的加速度 知识点六、注意事项 1． 开始释放小车时，应使小车靠近(填“靠近”或“远离”)打点计时器． 2． 先启动打点计时器，等打点稳定后，再放开小车(填“启动打点计时器”或“放开小车”)． 3． 打点完毕，立即关闭电源． 4． 选取一条点迹清晰的纸带，舍掉开头点迹密集部分，选取适当的计数点(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． 不要分段测量各段距离，应尽可能地一次测量完毕(可统一量出各计数点到计时起点之间的距离)． 6． 在坐标纸上画v－t图像时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图像大致布满坐标纸. 知识点一：实验原理 【探究重点】 在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中应联系实际做实验的过程，结合注意事项：使小车停在靠近打点计时器处，接通电源，放开小车，让小车运动，断开电源 【例题精讲】 1. 在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下列说法正确的是( ) A．小车在钩码的牵引下运动时只需打一条纸带，然后进行数据处理 B．为使测量更为严谨，应把打下的第一个点作为第一个测量点 C．为了便于测量，应舍掉开头一些过于密集的点，找一个适当的点当作计时起点 D．两相邻测量点间的时间间隔必须是0.1 s 【巩固训练】 2. 在“研究匀变速直线运动”的实验中,包含下列四个步骤:①把长木板放在实验台上,用木块垫高;②把纸带穿过打点计时器,并固定在小车后面;③把打点计时器固定在长木板垫高的一端,连接好电路;④把小车停在靠近打点计时器处,接通电源后,放开小车。正确的操作顺序是( ) A.①②③④ B.①②④③ C.②①③④