第二章 第1节 实验：探究小车速度随时间变化的规律（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理必修 第一册（人教版2019）

第1节　实验：探究小车速度随时间变化的规律 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 1.熟练使用打点计时器，并求出各点的瞬时速度。 2．描绘并利用vt图像处理实验数据，找出物体速度变化的规律。 3．借助计算机数表软件绘制vt图像，得到物体速度随时间变化的规律。 1.学会利用图像处理实验数据的科学方法。 2．经历探究小车速度随时间变化规律的过程，体会研究直线运动的一般思路。 1.使用打点计时器测物体的运动速度。 2．通过实验，提升实验设计、处理信息、做出解释等科学探究方面的能力。 通过实验探究培养实事求是的科学态度。 [对应学生用书P23] 一、实验思路 1．实验目的：研究小车在重物牵引下速度随时间变化的规律。 2．实验方案 (1)实验设计：利用打点计时器打出的纸带上记录的数据，测量小车在不同时刻的瞬时速度。→ (2)测量的物理量：小车的瞬时速度，小车的运动时间。 (3)选用器材：打点计时器(带导线)、低压交流电源、纸带、一端附有定滑轮的长铝板、小车、细绳、槽码、刻度尺、复写纸、坐标纸。 二、进行实验 1．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，打点计时器固定在长铝板没有滑轮的一端，连接好电路。 2．把小车放在铝板上，小车的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。 3．把小车停在靠近打点计时器的位置，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行小点，随后立即关闭电源。 4．增减所挂槽码(或在小车上放置重物)，更换纸带，再做两次实验。 注意：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太大差别，从而使误差增大。加速度的大小以能在60 cm长的纸带上清楚地取得六七个计数点为宜。 三、数据记录与分析 1．数据记录 (1)纸带的选取原则：从3条纸带中选取点迹清晰的一条纸带， 舍去前面密集的点，找一个适当的点作为计时起点。 (2)根据测量的位移和时间填表计算速度 计数点序号 1 2 3 4 5 … 计数点的时刻(s) 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 … 计数点的速度(cm/s) … 2.数据处理 (1)以速度v为纵轴，时间t为横轴建立直角坐标系，根据表中的数据，在直角坐标系中描点。 (2)选择单位长度时，要能充分利用坐标纸，使图线尽量充满整个坐标纸。 1．(物理与实验)某同学即将释放小车前的实验装置图如图所示，针对此图中可能存在的问题，判断下列说法的正误。(对的画“√”，错的画“×”) (1)定滑轮位置不能过高，应保证细绳与长铝板平行。(　　√　　) (2)小车释放前，应紧靠打点计时器。(　　√　　) (3)实验时，接通电源、释放小车的顺序，可以不分先后。(　　×　　) (4)打点计时器的两限位孔连线应处在长铝板的中央位置。(　　√　　) (5)电磁打点计时器的工作电源为低压交流电源。(　　√　　) 2．(教材点拨)“数据处理的规范要求” (1)处理纸带时，一定要分清计时点和计数点，明确计数点之间的时间间隔T。 (2)明确坐标轴的意义并选取合适标度，既要把数据标注在坐标系中，又要匀称直观，合理分布，大小适中。 (3)如果坐标系中的数据点大致落在一条直线上，作图线时应使尽可能多的点落在直线上，不在直线上的点应均匀分布在直线两侧；如果图线是曲线，要用平滑的曲线连接各点。 [对应学生用书P24] 探究点一___实验思路 【例1】 在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中： (1)下列仪器需要用到的有________。 　 (2)某同学进行了以下实验操作步骤，其中有误的步骤是________。 A．将电火花计时器固定在长木板的一端，并接在220 V交流电源上 B．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔 C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码 D．拉住纸带，将小车移到靠近打点计时器的一端后，放开纸带，再接通电源 (3)在实验中得到一条如图所示的纸带，已知电源频率为50 Hz，相邻计数点间的时间间隔为0.1 s，测量出x5＝4.44 cm、x6＝4.78 cm，则打下F点时小车的瞬时速度v＝________m/s。(保留2位有效数字) (4)若实验时电源频率大于50 Hz，则打下F点时小车的实际速度________(选填“大于”“小于”或“等于”)测量速度。 答案：(1)AB　(2)D　(3)0.46　(4)大于 解析：(1)在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，依据实验原理，通过打点计时器在纸带上打点，借助刻度尺来测量长度，从而研究小车的速度与时间的关系，A、B正确。 (2)应先接通电源，后放开纸带