2.1实验：探究小车速度随时间的变化-2023-2024学年高一物理举一反三系列（人教版2019必修第一册）

2.1 实验：探究小车速度随时间的变化原卷版 目录 一、 【实验原理 、步骤、 数据处理及注意事项梳理】 1 二、 【逐差法求加速度梳理】 4 三、 【图象法求加速度梳理】 8 四、 【通过现代技术测量物体的加速度】 10 五、 【等效替代法处理数据】 12 1、 【实验原理 、步骤、 数据处理及注意事项梳理】 实验思路 1. 需要测量的物理量：小车在不同时刻的瞬时速度。可用打点计时器测量。 2. 实验方案 如图，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。 3. 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、交变电源。 实验步骤 1. 把一端带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，下面挂上适当的槽码，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. 把小车停在靠近打点计时器的位置，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行小点。随后，立即关闭电源。 4. 增减所挂的槽码(或在小车上放置重物)，换上新纸带，重复实验三次。 数据记录与分析 1. 测量并记录数据 (1)纸带的选取及测量：从几条纸带中选择一条点迹最清晰的。为了便于测量，舍掉开头一些过于密集的点，找一个适当的点作为计时起点(0点)，每5个点取一个计数点进行测量，标明0、1、2、3、4、…，如图所示。 (2)采集数据：一般不是直接测量相邻两个计数点间的距离，而是先测量出各个计数点到计时零点的距离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，…。 (3)计算速度：用一段时间内的平均速度代替这段时间中间时刻的瞬时速度，即 vn=。并将求得的各计数点1、2、3、4、…的瞬时速度填入设计的数据表格中。 【注意事项】 1．交流电源的电压及频率要符合要求． 2．实验前要检查打点计时器打点的稳定性和清晰程度，必要时要调节振针的高度和更换复写纸． 3．开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器． 4．先接通电源，打点计时器工作后，再放开小车，当小车停止运动时及时断开电源． 5．要区别打点计时器打出的计时点与人为选取的计数点，一般在纸带上每隔四个计时点取一个计数点，即时间间隔为T＝0.02×5 s＝0.1 s. 6．小车另一端挂的钩码个数要适当，避免因速度过大而使纸带上打的点太少，或者速度太小，使纸带上的点过于密集． 7．选择一条理想的纸带，是指纸带上的点迹清晰．适当舍弃开头密集部分，适当选取计数点，弄清楚相邻计数点间所选的时间间隔T. 8．测x时不要分段测量，读数时要注意有效数字的要求，计算a时要注意用逐差法，以减小误差． 实验原理 、步骤、 数据处理及注意事项举一反三 1．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，算出小车经过各点的瞬时速度，描点作图后，关于加速度的计算，下列说法正确的是（　　） A．根据任意两个计数点的速度，用公式算出加速度 B．根据实验数据画出v-t图像，量出图线的倾角θ，由公式算出加速度 C．根据实验数据画出v-t图像，选取图线上相距较远的两个点，用公式算出加速度 D．依次选择2个计数点速度计算出多个加速度，然后算出这些加速度的平均值 2．某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，得到的纸带打的点很稀，这是由于（　　） A．接的电压太高 B．接的电源频率偏高 C．所挂钩码太少 D．所挂钩码太多 3．在用打点计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下述测量各相邻两计数点间距离的方法正确的是（　　） A．当某两个计数点间的距离较大时，可以用短尺进行分段测量 B．当某两个计数点间的距离较小时，可以用短尺一次把它测完 C．测量各相邻计数点间的距离，应该用最小刻度为毫米的长尺的零刻度对准起点，读出各计数点对应的刻度值，然后逐一相减，得到各相邻计数点间距离的数值 D．逐次测出各相邻计数点间的距离，这样便于记录 4．在“练习使用打点计时器”的实验中，下列操作不正确的是（　　） A．打点前，小车应靠近打点计时器处，要先接通电源，待计时器开始打点稳定后再释放小车 B．舍去纸带上开头比较密集的点，然后选取计数点 C．打点频率为50Hz，若每隔四个点取一个计数点，则计数点之间的时间间隔为0.1s D．实验中应使小车速度尽量小些 5．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下列说法正确的是（　　） A．分别逐个测出每两个相邻计数点间的距离，这样便于记录 B．为使测量更为严谨，应把打下的第一个点作为第一个测量点 C．为