2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 微讲小本-【赢在微点】轻松课堂2023-2024学年新教材高中物理必修第一册（人教版2019）

▶导语:研究变速运动,应该从最简单的变速运动开始,匀变速直线运动就是一种最简单的变速运动。本章借助第一章中学习过的打点计时器研究匀变速直线运动的特点,并用推理的方法得到各物理量之间的定量关系,如速度公式、位移公式、速度-位移关系式,推导几个推论,如==、Δx=aT2、初速度为零的匀加速直线运动的几个比例关系式等。本章中用到的思想方法有微元法、图像法,这些方法在解题中起着重要的作用。练习中应注意体会各个公式的选用环境,形成解题思路。 要点精准概括 3个基本公式:速度公式、位移公式、速度-位移关系式 3个重要推论:==、Δx=aT2、初速度为零的匀加速直线运动的几个比例关系式 1个实验:探究小车速度随时间变化的规律 1个实例:自由落体运动 3个思想方法:微元法、“逻辑+推理”的研究方法、图像法 3种解题方法:基本公式法、推论法、图像法 3个关键能力:推理能力、建立物理模型的能力、知识迁移能力 　　 1.实验:探究小车速度随时间变化的规律 1.掌握打点计时器的使用、纸带数据处理和测量瞬时速度的方法; 2.了解如何从实验中获取数据,学会利用v-t图像处理、分析实验数据的方法; 3.知道小车在重物牵引下运动速度随时间变化的规律。 　　自然界中物体的运动通常是比较复杂的,放眼所见,物体的运动规律各不相同。如图所示,利用打点计时器打出的 纸带来探索物体的运动所蕴含的规律。 图中打点计时器记录了小车运动的哪些信息?如何探究小车速度随时间的变化规律? 　 知|识|梳|理 一、实验原理 利用打点计时器打出的纸带上记录的数据,计算出各时刻的速度,再作出速度—时间的关系图像。 1.某点的瞬时速度近似等于以它为中间时刻的一小段时间内的平均速度。 2.若v-t图像为一倾斜直线,则物体做匀变速直线运动,图线的斜率表示加速度。 二、实验器材 打点计时器、学生电源、复写纸、纸带、导线、一端带有滑轮的长木板、小车、细绳、槽码、刻度尺、坐标纸。 三、实验步骤 1.如图所示,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,下边挂上钩码,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.换上新的纸带,重复实验两次。 5.增减所挂槽码,按以上步骤再做两次实验。 四、数据处理 1.表格法。 (1)从几条纸带中选择一条比较理想的纸带,舍掉开始时一些比较密集的点,在后面便于测量的地方找一个开始点,作为计数始点,以后依次每五个点取一个计数点,并标明0、1、2、3、4……测量各计数点到0点的距离x,并记录填入表中。 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 距离x/m 速度v/(m·s-1) (2)分别计算出相邻计数点之间的距离依次为x1,x2,x3,… (3)利用vn=求得计数点1、2、3、4的瞬时速度,填入上面的表格中。 (4)根据表格中的数据,分析速度随时间怎样变化。 2.图像法。 (1)在坐标纸上建立平面直角坐标系,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,不在线上的点均匀分布在直线的两侧,个别偏差比较大的点忽略不计,如图所示。 (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)这条直线就是本次实验的v-t图像,它是一条倾斜的直线。 五、误差分析 产生原因 减小方法 偶然误差 根据纸带测量的位移有误差 测量各计数点到起始点的距离而不是直接测量相邻计数点间的距离 系统误差 木板的粗糙程度不完全相同 尽量选用粗糙程度一致的木板 六、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,等打点稳定后,再释放小车。 3.取下纸带前,先断开电源。 4.选取一条点迹清晰的纸带,适当舍弃点密集的部分,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等于多少秒。 5.要防止槽码落地,避免小车跟滑轮相碰,当小车到达滑轮前及时用手按住。 6.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,使误差增大。 7.在坐标纸上画v-t图像时,注意坐标轴单位长度的选取,应使图像尽量分布在较大的坐标平面内。 预|习|自|检 1.判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”) (1)电火花打点计时器和电磁打点计时器使用的电源都是220 V的交