第二章 第1节 实验：探究小车速度随时间变化的规律-【重难点手册】2023-2024学年新教材高中物理必修第一册（人教版）

2 第二章匀变速直线运动的研究 第1节 实验：探究小车速度随时间变化的规律 重点和难点 课标要求 1,通过对实验过程的研究，进一步熟悉打点计 重点：L,通过纸带上的点迹计算速度、加速度 时器的使用和利用纸带求速度的方法，在实验的过 2,根据图像分析加速度的情况. 程中培养严谨求实的实验态度，学会寻求物理规律 难点：1.图像法研究速度随时问支化的规律 的方法 2.对运动的速度随时间变化规律的探究 2,对数据的分析运用科学方法来研究问题， 口01必备知识梳理-， 基础梳理 知识点1探究小车速度随时间变化的规律 1.实验原理 巴划重点 (1)利用打点计时器打出的纸带上记录的信息，通过公式可 实验步骤可简化为放置 计算出各时刻的瞬时速度， →固定→连接一先接后放→ (2)利用描点法作出小车的图像，根据图像判断小车的运 重复实验→数据分析.同时要 注意：固定长木板时定滑轮要 动性质。 仲出桌面，打点计时器固定于 (3)利用t图像判断小车的加速度. 远离定滑轮的一端：开始实验 2.实验器材 时先接通电源，后释放小车， 小车，细线，钩码，一端附有定滑轮的长木板，电磁打点计时 器，低压交流电源，导线两根，纸带，米尺 卫对点练可 3.实验步骤 问题1：测量各计数点间 (1)把一端附有定滑轮的长木板放在桌面上，并使定滑轮伸 的距离时，应一次测量出各计 出桌面，把打点计时器固定在长木板上远离定滑轮的一端，连接 数点到计时起点的距离，还是 好电路，如图所示 分段测量各段距离？ [答案：应一次测量出各 制动装置小车纸带接电源 计数点到计时起点的距离，原 因是分段测量的误差较大.] 问题2：在数据处理时， 定要选相邻的点为计敏点吗？ [答案：不一定.由于打点 (2)把一条细线拴在小车上，使细线跨过定滑轮，并在下面挂 计时器的打点周期为0.02s, 上合适的钩码，接通电源，待打点计时器打点稳定后再放开小车， 时间比较短，相邻两计时点间 53 重雅点手细高中物理必修第一册) 让小车拉着纸带运动，打完一条纸带后立即关闭电源. 的距离也比较小，这样在测量 (3)换上新纸带重复操作两次 和计算时都会带来比较大的 (4)在三条纸带中选择一条最清晰的，舍掉开头一些过于密 误差.为了减小误差，往往是 集的点，找一个适当的点作为计时起点 每五个点取一个计数点，这样 两个相邻计数，点间的时间间 (5)选择相隔0.1s的若干计数点进行测量，把数据填入表格中， 隔就是0.1s.] (6)计算出各计数点的瞬时速度，填入表格中。 (7)增减所挂钩码数，再做两次实验。 4.数据处理 乙提个醒 (1)表格法 计时点与计数点的区别 ①纸带的选取 1.计时点的打点周期 从三条纸带中选取一条比较理想的纸带，舍掉开头一些过于 般为0.02s 密集的点，在后面便于测量的地方找一个起始点来确定计数点. 2.计数，点间的时间间隔是 为了便于测量和计算，通常选择相隔0.1s的若干计数点进 人为设定的，通常每5个（或每 行测量. 隔4个)计时点取一个计数，点， ②数据的采集 周期一般为T=0.1s 如图所示，在纸带上测出计数点到计数零点的距离1，， a,无4，x5,x6,然后再计算出相邻两个计数点间的距离。 国敲黑板 △T1=x1△x2=tg一x1,△x3=,x3一x2,△xt=t4xg,△t5= 作图时，应使作出的图线 xs一x4,△x6=x6一x5 尽量布满坐标系，因此，横轴 和纵轴的标度要合适，在数学 中，横、纵坐标所取标度大小 相同，某直线的斜率等于直线 ③速度的计算 与横轴夹角a的正切值tana. 各计数点对应的瞬时速度可以用平均速度来代替，即功 而在物理学中，根据实验数据 画出1图像，当横、纵坐标取 △十△，=△，十△，…(T为两计数点间的时间间隔). 2T 2T 不同的标度时，图像的倾角就 可选择相隔0.1s(或更短)的若干计数点进行测量，记入自 会不同，所以量出其倾角，用 公式a=tana算出的数值并 己设计的表格，利用第一章第3节所学的方法得出各计数点的瞬 不是加速度 时速度，填入表中标有“”的一行. 同理，计算增减钩码后两次实验的速度，分别填入下表中标 有“2”和“贴”的两行内. 口记方法 位置编号 0 1 2 3 5 运动性质的判断方法 时间t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 1.直接由纸带上所打点 的筑密程度判断 功/(m·s1) 2.先算出各段的平均速 /(m·s1) 度，再由平均速度的大小判断 54 第二章匀变速直线运动的研究酱出组 续表 3.利用所画的1图像直 h/(m·s1) 观地判断。 4.若相邻相等时间间隔 内的位移之差为一恒量，则为 ④根据表格中的数据，分析速度随时间怎么变化 速度均匀变化的运动. (2)图像法 ①在坐标纸上建立直角坐标系，