2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律 导学案-2023-2024学年高一上学期物理人教版（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 1.进一步练习使用打点计时器. 2.会利用平均速度求瞬时速度. 3.会利用v－t图象处理实验数据，并据此判断物体的运动性质.4.能根据实验数据求加速度． 学习重点 通过实验获得小车不同时刻的速度，用v-t图像处理数据 学习难点 正确作出v-t图像，探究小车速度随时间的变化规律 学习过程 课堂笔记 【课前预习】 1.实验器材： 打点计时器、学生电源、纸带、一端附有滑轮的长木板、 、细绳、钩码(教材用槽码)、 、坐标纸． 2.实验原理： （1）打点计时器打出的纸带能记录运动物体在不同时刻的 .（2）纸带上某点的瞬时速度一般用一小段时间内的 代替． （3）用描点法画出小车的v—t图象，图线的 表示加速度的大小，如果v—t图象是一条 ，说明小车的速度是均匀变化的． 【课堂探究】 [分组实验] 一、实验步骤 1.如图所示，把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，打点计时器固定在长木板没有滑轮的一端，连接好电路． 2.把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下面挂上适当的钩码，把纸带穿过打点计时器，并把纸带的另一端固定在小车的后面． 3.把小车停在打点计时器处，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，随后立即关闭电源． 4.换上新纸带，重复实验步骤3 二、数据处理 1.如何挑选纸带？如何取计数点？如果每隔4个点取一个计数点，则相邻两计数点间的时间间隔是多少？计数点和计时点有什么区别？ 2.计算瞬时速度并记录 计算方法：时间间隔很短时，可用某段时间的平均速度表示这段时间内某一时刻的瞬时速度，即vn＝ .例如，图中计数点4的速度v4＝ ，其中T＝0.1 s. 设计表格并记录相关数据 位置 0 1 2 3 4 5 6 7 时刻t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 v(m·s－1) 三、作出小车运动的v－t图象 1.定标度：坐标轴的标度选取要合理，应使图象大致布满坐标纸． 思考：为什么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：用一条平滑的曲线或直线“ ”这些点． 四、实验结论 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．图象和纵轴的交点表示 。 五、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．打点完毕，立即断开电源． 4．选取一条点迹清晰的纸带，舍弃开头点迹密集部分，适当选取计数点(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．若在纸带上每隔2个点取一个计数点，即时间间隔为T＝ s. 5．在坐标纸上画v－t图象时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图象尽量布满坐标纸. 6．利用描出的点作v－t图象时，不要将相邻的点依次相连成 折线，而应使 在直线(或曲线)上，不在线上的点 直线(或曲线)两侧，个别离线较远的点舍去． [典型例题] 【例1】某同学用如图1所示的装置探究小车速度随时间变化的规律。 图1 (1)实验室已经有了以下器材:电磁打点计时器、秒表、电池组、纸带、复写纸、小车、槽码、细绳、一端附有定滑轮的长铝板.其中不需要的器材是　　　　、　　　　,还需要增添的器材有　　　　、　　　　. (2)用一条纸带穿过打点计时器，该同学发现有如图2中的两种穿法，感到有点犹豫。你认为______（选填“甲”或“乙”）的穿法效果更好。 图2 (3)实验中某同学写出了如下实验步骤： (4)如图3所示的纸带上，A、B、C、D、E为纸带上所选的计数点，相邻计数点间的时间间隔为0.1 s，则vB ＝________ m/s 图3 【例2】做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验时，某同学得到一条用电火花计时器打下的纸带，如图甲所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，电火花计时器接220V、50Hz交流电源。 甲 (1)设电火花计时器的频率为f，计算F点的瞬时速度vF的公式为vF=　　　　; (2)他经过测量并计算得到电火花计时器在打B、C、D、E、F各点时物体的瞬时速度如表。以A点对应的时刻为t=0，试在如图乙所示坐标系中合理地选择标度，作出v-t图象，并利用该图象求出物体的加速度a=_