2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律（考点解读）-2023-2024学年高中物理同步考点解读与专题训练（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（考点解读）（原卷版） 【实验目的】 探究小车速度随时间变化的规律。 【实验器材】 打点计时器、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、槽码、刻度尺、导线、交流电源。 【实验原理】 1、利用纸带计算瞬时速度：以纸带上某点为中间时刻取一小段位移，用这段位移的平均速度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为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，用描点法画出小车的v－t图像，图线的倾斜程度表示加速度的大小，如果v－t图像是一条倾斜的直线，说明小车的速度是均匀变化的。 【实验步骤】 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，下边挂上槽码，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。 【实验数据】 1、采集数据 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。 如图所示，先测量出各个计数点到计时起点的距离：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，…，填入自己设计的表中。 2、求各计数点的瞬时速度 （1）各计数点对应的瞬时速度用平均速度来代替，即，，… 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 0 1 2 3 4 5 6 … 时间t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 v1/(m·s－1) v2/(m·s－1) v3/(m·s－1) … 【实验数据分析】 1、在坐标纸上建立直角坐标系，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，不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，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、根据所画v－t图像求出小车运动的加速度a＝。 （1）作图时，要用平滑曲线将这些点连起来，要让尽可能多的点分布在线上，不在线上的点均匀分布在直线两侧，离线较远的点删去，注意不可用折线连接。 （2）利用v­t图像求加速度时，应选用直线上相距较远的两个点来求直线的斜率，即加速度。不能采用量出直线的倾斜角，然后求出其正切值的方法来计算加速度，因为该倾斜角还与坐标轴的标度有关。 【注意事项】 1、开始放开小车时，应使小车靠近打点计时器。 2、先启动打点计时器，等打点稳定后，再放开小车。 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。 5、不要分段测量各段距离，应尽可能地一次测量完毕(可统一量出各计数点到计时起点的距离。 【考点1 计算某点的瞬时速度】 【典例1-1】（2022秋•广安区校级月考）（多选）图示纸带记录的为在研究匀加速直线运动规律的实验中小车的运动情况，A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点的时间间隔为0.1s，则（　　） A．由图可知纸带的右侧与小车相连 B．D点的瞬时速度大小为0.34m/s C．运动小车的加速度大小为0.40m/s2 D．若电源实际频率高于50Hz，计算时仍按照50Hz计算，则加速度大小的测量值比真实值偏大 【典例1-2】（2022秋•耀州区校级期末）在做“研究匀变速直线运动”实验中，打点计时器打出的一条纸带中的某段如图所示，若A、B、C、D、……相邻计数点间的时间间隔均为0.10s，由图中给定的长度， 求：（1）从纸带上打下A点到打下E点的时间内小车的平均速度大小是 　 　m/s； （2）打下C点时小车的瞬时速度vC大小是 　m/s； （3）小车的加速度大小a为 　 　m/s2。 【变式1-1】（2022秋•鞍山期末）玩具小车在轨道上做匀加速直线运动，依次经过轨道上的A、B、C三点。为了测得小车运动的加速度大小，测量了A、B、C三点的位置坐标x1、x2、x3和依次经过上述A、B、C三点所对应的