2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律-【帮课堂】2023-2024学年高一物理同步学与练（人教版2019必修第一册）

2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 ( 学习 目标 ) 课程标准 学习目标 1．掌握实验原理及步骤，会处理实验数据，知道实验应注意的事项。 2．能分析实验数据，发现总结小车的运动规律，形成结论，能根据v-t图像描述小车的运动规律。 3．能撰写实验报告，对科学探究过程与结果进行交流和反思。 1.掌握探究小车速度随时间变化规律的实验思想，能使用打点计时器进行实验 2．会利用平均速度求解瞬时速度；能根据实验数据求解加速度。 3．会设计小车速度随时间变化的实验方案，能根据实验数据画出v-t图像，能基于实验数据求出物体运动的加速度。 ( 0 2 预习导学 ) （1） 课前研读课本，梳理基础知识： 一、实验原理 1．利用纸带计算瞬时速度：以纸带上某点为 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 、时间t为 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(选填“靠近”或“远离”)打点计时器的位置．先 ，后 (选填“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)，再做两次实验． 四、实验分析 1.数据处理： 如图所示，一般不是直接测量相邻两个计数点间的距离，而是先测量出各个计数点到计时零点的距离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. 2.求各计数点的瞬时速度 (1)各计数点对应的瞬时速度用 来代替，即v1＝，v2＝，…。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 1 2 3 4 5 6 7 时刻t/s 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 v/(m·s－1) 3.作出小车运动的v－t图象 (1)定标度：坐标轴的标度选取要 ，应使图象大致布满坐标纸. (2)描点：在坐标纸上描出各个坐标点的位置. (3)连线：用一条 或直线“拟合”这些点. 4.分析数据并求出加速度 (1)如果画出的v－t图象是一条倾斜的直线，说明小车做速度均匀变化的直线运动.图象和纵轴的 表示开始计时时小车的速度. (2)求出小车的加速度：在v－t图象上任意取两个间隔较远的点(这两个点不一定是我们表格中已测得的点)，找出它们的坐标值，然后把它们的坐标值代入公式中求出加速度，即用图线的 五、注意事项 1．开始放开小车时，应使小车 (选填“靠近”或“远离”)打点计时器． 2．先 ，等打点稳定后，再 (选填“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． （二）即时练习： 【小试牛刀1】某同学按图所示装置做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验. (1)图中仪器A叫做________计时器，使用220 V________电源(选填“交流”或“直流”)，释放小车前，小车应停在________(填“靠近”或“远离”)仪器A的位置. (2)使用打点计时器来分析物体运动情况的实验中，有以下基本步骤： A.松开纸带让物体带着纸带运动 B.穿好纸带 C.把计时器固定好 D.接通电源，进行打点 以上步骤的正确顺序是________. 【小试牛刀2】在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图所示为一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点(A点为第一个点)，相邻计数点间的时间间隔T＝0.1 s