专题2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律【讲】--2023-2024学年高一物理同步讲练测

专题2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律【讲】 一．讲素养目标 科学思维： 领悟匀变速直线运动中速度随时间变化的规律。 科学探究：过实验得出物体的运动信息。 能根据速度和加速度的方向关系判断物体的运动性质．　 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图像处理实验数据，并据此判断物体的运动性质。 4．能根据实验数据求加速度。 科学态度与责任：增强将物理知识应用于实际生活的意识。 二．讲考点与题型 【考点一】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。 【例1】在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中， (1)下列给出的器材中，有一部分已经选好了，请选出还需要的器材。 A.电磁打点计时器 B.天平 C.低压交变电源 D.低压直流电源 E.细绳和纸带 F.槽码和小车 G.秒表 H.一端有滑轮的长木板 I.刻度尺 选出的器材有AEFH，还需要________。 (2)某同学按照以下步骤进行操作： A.换上纸带重复做三次，选择一条较为理想的纸带； B.将电磁打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，接上电源； C.把小车停在靠近电磁打点计时器的地方，先放开小车，再启动电磁打点计时器； D.断开电源，取下纸带； E.把一条细绳拴在小车前端，绳跨过滑轮挂上槽码，把纸带固定在小车后端并让纸带穿过电磁打点计时器。 以上步骤有错误的是________(填步骤前的字母)，应更正为____________________________；步骤合理的顺序是________(填步骤前的字母)。 【变式训练】 关于“探究小车速度随时间变化的规律”的实验操作，下列说法不正确的是(　　) A.长木板不能侧向倾斜，但可适当一端高一端低 B.牵引小车的槽码个数越多越好 C.应先接通电源，待计时器打点稳定后再释放小车 D.要在小车到达定滑轮前使小车停止运动 【考点二】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＝。 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。 【例2】 在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，打点计时器使用的交变电源的频率为50 Hz，记录小车运动的一段纸带如图所示，在纸带上选取A、B、C、D、E、F六个计数点，相邻两计数点之间还有四个点未画出。 (1)由纸带提供的数据求出打下C、E两点时小车的速度，填入下表： 计数点序号 B C D E 计数点对应的时刻t/s 0 0.1 0.2 0.3 打下计数点时小车的速度v/(m·s－1) 0.25 0.45 (2)根据上表中的数据，在图中作出小车运动的v－t图线，分析可知小车速度随时间变化的规律为________________________________________。 (3)根据作出的v－t图线可得小车运动的加速度为________m/s2。 【方法总结】 数据处理的规范要求 (1)处理纸带时，一定要分清计时点和计数点，搞清计数点之间的时间间隔T。 (2)明确坐标轴的意义并选取合适标度，既要把数据标注在坐标系中，又要匀称