2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律-2023-2024学年高一元创物理提前学+强基础（人教版2019必修第一册）

第二章 匀变速直线运动的研究 1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 核心目标 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，学会利用v －t图像处理、分析实验数据的方法． 2.能通过数据分析得出实验结论，知道实验存在误差，能使用简单直接的证据表达观点。 【阅读+理解】----提前学知识要点 1. 实验思路  要研究小车速度随时间变化的规律，就要想办法测量小车在不同时刻的瞬时速度， 如果用打点计时器测量速度，可以如图所示，把一端带有滑轮的长铝板平放在实验桌上，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。小车在槽码的牵引下运动，通过研究纸带上的信息，就可以知道小车运动的速度是怎样随时间变化的。 2. 进行实验 把小车停在靠近打点计时器的位置。启动计时器，然后放开小车，让它拖着纸带运动。于是，打点计时器在纸带上打下一行小点。随后，立即关闭电源。 增减所挂的槽码（或在小车上放置重物），更换纸带， 再做两次实验。 3. 数据记录 为了便于测量，舍掉纸带开头一些过于密集的点，找一个适当的点作为计时起点。可选择相隔0.1 s（或更短）的若干计数点进行测量，记入表格，得出各计数点的瞬时速度，填入表1中标有“v1”的一行。同理，计算增减槽码后两次实验的速度，分别填入表1 中标有“v2”和“v3”的两行内。 4. 数据分析 以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系。在坐标系中描点作出v-t 图像（如图）。通过观察、思考，找出这些点的分布规律。 我们看到，对于每次实验，描出的几个点都大致落在一条直线上。因此，可以很有把握地认为，如果是理想情况（没有实验误差），代表小车速度与时间关系的点真的能够全部落在一条直线上。 【理解+记忆】----常思考笔记重点 一、实验思路 把一端带有滑轮的长木板平放在实验桌上，木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钩码的细绳。小车在钩码的牵引下运动，通过研究纸带上的 信息 ，就可以知道小车运动的速度是怎样随时间变化的。 1．瞬时速度的计算：各计数点的瞬时速度可用该点前后一段时间内的平均速度来代替：vn＝ . 2．根据v－t图象判断运动性质：用描点法可作出小车的v－t图象，根据图象的 形状 可判断小车的运动性质． 3．加速度的计算：利用v－t图象的 求出小车的加速度． 二、进行实验 1. 如图所示，把一端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 所挂钩码，按以上步骤再做两次实验． 三、数据记录 1. 从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开始一些比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个点，作为计数起始点，以后依次每 五个点 取一个计数点，并标明0、1、2、3、4、…，如图所示． 2. 依次测出01、02、03、04、…的距离x1、x2、x3、x4、…。 3.根据v1＝、v2＝、v3＝、v4＝、…. 算出1、2、3、4、…各点的瞬时速度，期中T= s。 4.由此，即可分析小车速度随时间变化的规律． 四、数据分析 1.以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系。根据测得的v、t 数据，在坐标系中描点作出v-t 图像，通过观察、思考，即可找出这些点的分布规律。 2.多做几次实验，如果描出的几个点都大致落在 上，就可以很有把握地认为，如果是理想情况（没有实验误差），代表小车速度与时间关系的点真的能够全部落在一条直线上。 3.这就说明，探究的小车的速度随时间均匀变化。根据所画v －t图像还求出小车运动的加速度a＝ . 【例题+解析】----当检测深究错题 1. （2022河南省郑州市十校高一（上）期中联考） 某同学用下图所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律。 主要实验步骤如下： a.安装好实验器材。接通电源后，让拖着纸带的小车沿长木板运动，重复几次。 b.选出一条点迹清晰的纸带，找一个合适的点当作计时起点O（t=0），然后每隔相同的时间间隔T选取一个计数点，如图中A、B、C、D、E、F……所示。 c.通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、E……点时小车的速度，分别记作…… d.以速度v为纵轴、时间t横轴建立直角坐标系，在坐标纸上描点，如图所示。 结