课时2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律-2023-2024学年高中物理同步练习分类专题教案（人教版2019必修第一册）

第二章 匀变速直线运动的研究 课时2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 1. 能对生活中运动物体速度变化快慢的现象进行分析，通过探究推理，获得加速度概念，体会变化率对描述变化过程的意义。 2. 理解加速度的概念，知道加速度的定义式和单位。 3. 能对物体运动性质进行分析和推理，能根据加速度与速度的方向关系确定物体的运动情况。 4. 能运用速度一时间图像分析物体的运动，得出v-t图像斜率的含义，判断和计算加速度的大小和方向。 一、实验原理与方法 1．利用打点计时器所打纸带的信息，代入计算式vn＝，即用以n点为中心的一小段时间间隔的平均速度代替n点的瞬时速度。 2．用描点法作出小车的v­t图像，根据图像的形状判断小车的运动性质。若所得图像为一条倾斜直线，则表明小车做匀变速直线运动。 3．利用v­t图像求出小车的加速度。 注：关于打点计时器要知道以下内容 作用 计时仪器，每隔0.02 s打一次点。可以记录物体运动的时间和位移。 工作条件 电磁打点 计时器 连接约为 4~6 V交流电源 阻力来自振针和纸带的摩擦，以及限位孔和纸带间的摩擦，阻力较大 电火花 计时器 连接220 V交流电源 不需要用复写纸。阻力来自纸带本身的运动，而不是打点时产生的，阻力较小，实验误差小 纸带上点 的意义 a. 表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置； b. 通过研究纸带上各点之间的间隔，可以判断物体的运动情况 二、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。 三、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。 四、数据处理 1．表格法 (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…，填入表中。 位置 1 2 3 4 5 6 长度 x1 x2 x3 x4 x5 x6 各段长度 0～2 1～3 2～4 3～5 4～6 5～7 时间间隔 v/(m·s－1) (3)1、2、3、4…各点的瞬时速度分别为：v1＝、v2＝、v3＝、v4＝…，将计算得出的各点的速度填入表中。 (4)根据表格中的数据，分析速度随时间变化的规律。 2．图像法 (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v­t图像求出小车运动的加速度a＝。 五、误差分析 1．木板的粗糙程度不同，摩擦不均匀。 2．根据纸带测量的位移有误差，从而计算出的瞬时速度有误差。 3．作v­t图像时单位选择不合适或人为作图不准确带来误差。 六、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，适当舍弃点密集部分，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。 5．要防止槽码落地，避免小车跟滑轮相碰，当小车到达滑轮前及时用手按住。 6．要区分打点计时器打出的计时点和人为选取的计数点，一般在纸带上每隔4个点取一个计数点，即时间间隔为t＝0.1 s。 7．在坐标纸上画v­t图像时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图像尽量分布在较大的坐标平面内。 基础过关练 题组一　实验器材与操作 1.(2023黑龙江哈尔滨月考)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中： (1)从下列给出的器材中选出实验中所需的，并将它们填在横线上(填编号)。 A.电磁打点计时器； B.天平； C.低压交流电源； D.低压直流电源； E.细绳和纸带； F.钩码和小车； G.停表； H.一端有滑轮的长木板； I.刻度尺。 选出的器材有　　　　。  (2)某同学按照以下步骤进行