第2章 1 实验：探究小车速度随时间变化的规律-【精讲精练】2023-2024学年高中物理必修第一册人教版（教师用书）

1　实验：探究小车速度随时间变化的规律 [学业要求与核心素养] 科学探究 1．进一步练习使用打点计时器。 2．能从纸带上获取实验数据计算各点的瞬时速度。 3．学会用图像法处理实验数据，并能根据v­t图像描述小车运动速度随时间的变化规律。 一、实验器材 电磁打点计时器(或电火花计时器)、复写纸、导线、小车、纸带、细绳、槽码、__刻度尺__、__低压交流电源__、带有定滑轮的长木板。 二、进行实验 利用打点计时器、纸带、复写纸、交变电源、小车、细绳、一端附有定滑轮的长木板、刻度尺、钩码、导线等器材测量匀变速直线运动的加速度。 (1)实验的原理和方法是什么？ 答：把纸带跟运动的物体连接在一起，并穿过打点计时器。当小车带动纸带运动的时候，打点计时器就会在纸带上打下一系列的点。这样纸带上的点不但记录了物体的运动时间，而且相应地表示运动物体在不同时刻的位置。研究这些点的情况，就可以测量物体运动的加速度。 (2)本实验要解决的关键问题是什么？ 答：让小车做匀变速直线运动。 (3)试写出实验步骤 答：略。 三、数据分析 1．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v1＝，v2＝，… 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，根据表格数据，分析速度随时间的变化。 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) 2．作出小车运动的v­t图像 (1)以速度v为纵轴，t为横轴。 (2)定标度：坐标轴的标度选取要合理，应使图像大致布满坐标纸。 (3)描点：在坐标纸上描出各个坐标点的位置。 (4)连线：用一条平滑的曲线或直线“拟合”这些点。 四、注意事项 1．按装置时应注意什么？ 答：让细绳、纸带与木板平行，且细绳、纸带、限位孔要在一条直线上。 2．开始释放小车时，应注意什么？ 答：让小车靠近打点计时器。 3．实验时能否先释放小车再接通电源？ 答：不能。应先接通电源再释放小车。 一、对实验原理和实验操作的考查 　在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，某同学按以下实验步骤操作，其中错误或遗漏的步骤有(遗漏步骤可编上序号F，G，…) A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处放开纸带，再接通电源 B．将打点计时器固定在平板上，并接好电路 C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的槽码 D．取下纸带 E．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔 (1)所列步骤中有错误的是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)遗漏的步骤：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 [解析]　(1)步骤A中应先通电，再放开纸带，顺序不能颠倒；D中取下纸带前应先断开电源。 (2)遗漏的步骤F：换上新纸带，重复实验两次。 (3)步骤完善后，合理的实验步骤顺序为BCEADF。 [答案]　(1)A中应先通电，再放开纸带；D中取下纸带前应先断开电源 (2)F：换上新纸带，重复实验两次 (3)BCEADF 二、实验数据处理 　在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图所示为一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点(A点为第一个点)，相邻计数点间的时间间隔T＝0.1 s。 (1)根据______________________________________计算各点的瞬时速度，则vD＝________m/s，vC＝________