第二章 第1节 实验：探究小车速度随时间变化的规律-【精剖细解】2023年物理新高一初升高衔接讲义（全国通用）

第二章第1节 实验：探究小车速度随时间变化的规律 ——精剖细解预习讲义 知识点回顾：测量小车的平均速度实验 1、实验目的 用刻度尺和秒表（停表）测量小车的平均速度。 2、实验原理 。 3、实验器材 小车、斜坡（长木板）、小木块、金属片挡板、刻度尺、停表（秒表）。 4、实验装置图 5、实验步骤 ①把小车放在斜面顶端，金属片放在斜面底端，用刻度尺测出小车将要通过的路程S1，把S1和后面测得的数据填入下表中。 ②用停表测量小车从斜面顶端滑下到撞击金属片的时间t1。 ③根据测得的S1、t1，利用公式算出小车通过斜面全程的平均速度v1。 ④将金属片移至斜面的中部，测出小车到金属片的距离S2。 ⑤测出小车从斜面顶端滑过斜面上半段路程S2所用的时间t2，算出小车通过上半段路程的平均速度v2。 6、实验记录表格 路程 运动时间 平均速度 s1 t1 v1 s2 t2 v2 s1-s2 t1-t2 v3 7、实验结论 比较小车在不同路程运动的平均速度可知小车沿斜面下滑时做变速运动。各段路程的平均速度并不相等,上半段的平均速度最小，下半段的平均速度最大，全程的平均速度处在上半段和下半段之间。 知识点1：探究小车速度随时间变化的规律 1、实验目的 练习正确使用打点计时器，学会利用打上点的纸带研究物体的运动。 通过实验探究，学会如何从实验中获取数据。 掌握利用公式Δx＝aT判断物体是否做匀变速直线运动的方法。 掌握利用纸带求匀变速直线运动的瞬时速度、加速度的方法。 根据探究小车速度随时间变化的规律画出小车运动的v－t图象，利用图象求加速度。 2、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，用这段位移的平均速度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，图线的倾斜程度表示加速度的大小，若图像是一条倾斜的直线，则物体做匀变速直线运动。 3、实验器材 电火花计时器（或电磁打点计时器）、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸片。 4、实验装置图 5、实验步骤 ①把附有滑轮的长木板放在实验桌上，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把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面。放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行。 ③把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，后释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列小点。 ④断开电源，换上新纸带，重复实验两次。 ⑤增减所挂槽码，按以上步骤再做两次实验。 6、数据处理 ①从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开头一些比较密集的点，从后边便于测量的点作为计时起点。 ②为了计算方便和减小误差，通常用连续打点五次的时间作为时间单位，即计数点的时间间隔为T＝0.1 s。如下图所示。 ③正确使用毫米刻度尺测量每相邻两计数点间的距离，不要直接去测量两个计数点间的距离，而是要量出各个计数点到计时零点的距离d1、d2、d3…然后再算出相邻的两个计数点的距离x1＝d1；x2＝d2－d1；x3＝d3－d2；x4＝d4－d3…，并填入设计的表格中，如下表所示。 位置编号 0 1 2 3 4 5 6 时间t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 x/m (dn－dn－1)/m v/(m·s－1) ④用平均速度求瞬时速度：vn＝＝. ⑤用逐差法求解平均加速度 a1＝，a2＝，a3＝⇒a＝＝. ⑥根据记录的v、t数据,在直角坐标系中描点，根据描点作一条直线，如下图所示，通过图像的斜率求解物体的加速度。图像和纵坐标轴的交点表示开始计时时小车的速度——初速度。 7、误差分析 ①根据纸带，使用刻度尺测量计数点的位移有误差。 ②木板的粗糙程度不同，摩擦不均匀。小车运动时加速度有变化造成误差，这样测量得到的加速度只能是所测量段的平均加速度。 ③电源频率不稳定，造成相邻两点的时间间隔T不完全相等。 ④纸带运动时打点不稳定引起测量误差。 ⑤用作图法，作v－t图像时单位选择不合适或人为作图不准确带来误差。 8、注意事项 ①纸带、细绳要和木板平行，小车运动要平稳。释放小车前，应使小车停在靠近打点计时器的位置。 ②实验中应先接通电源，后让小车运动；实验完毕应先断开电源，后取下纸带。 ③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。不要分段测量各段位移，应尽可能地一次测量完毕。对纸带进行测量时，应测