第2章 第1节 匀变速直线运动的研究（Word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第一册（教科版2019）

　第二章　匀变速直线运动的规律 第1节　匀变速直线运动的研究 一、本版教材实验理清楚 方案(一)　用打点计时器进行研究　 实验目的 1．巩固对打点计时器的使用及利用纸带求瞬时速度。 2．学会用实验探究小车速度随时间变化的规律，学会用v-t图像处理实验数据。 3．探究小车在重物牵引下速度随时间变化的规律。 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该点的瞬时速度。 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，说明小车的速度随时间是均匀变化的。 实验器材 打点计时器、交流电源、纸带、一端带有滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、刻度尺、坐标纸。 实验步骤 1．如图所示，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，下面挂上适当的钩码，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．增减所挂的钩码(或在小车上放置重物)，更换纸带，再做两次实验。 数据处理 1．测量并记录数据 (1)为了便于测量，舍掉纸带开头一些过于密集的点，找一个适当的点当作计时起点(0点)，每5个点(相隔0.1 s)取一个计数点进行测量，如图所示(相邻两计数点间还有四个计时点未画出)。标明0、1、2、3、…，测量各计数点到0点的距离x1、x2、x3、…，并记录填入表中。 位置编号 0 1 2 3 4 5 6 … t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 x/m v1/(m·s－1) v2/(m·s－1) v3/(m·s－1) … (2)分别计算出相邻的两计数点之间的距离Δx1、Δx2、Δx3、… (3)利用一小段时间内的平均速度可粗略代表瞬时速度计算各计数点的速度，即vn＝。例如，图中计数点4的速度v4＝。并将求得的各计数点1、2、3、4、5的瞬时速度，填入表格中标有“v1”的一行。 (4)同理，计算增减钩码后两次实验的速度，分别填入表格中标有“v2”和“v3”的两行。 2．作出v-t图像分析运动规律 (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v-t图像求出小车运动的加速度a＝。 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，立即关闭电源。 4．选取一条点迹清晰的纸带，适当舍弃点迹密集部分，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．不要逐次测量各段距离，应尽可能地一次测量完毕。 6．在坐标纸上画v-t图像时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图像尽量分布在坐标平面中央。 方案(二)　用位移传感器进行研究　 实验原理 利用传感器实验系统，获取数据，通过计算机软件对数据进行处理，获得一系列的(vi，ti)数据，利用计算机软件做出v-t图像，从而获得小车速度随时间变化的特点。 实验操作 1．进行硬件系统的连接和调整。将轨道支架与力学轨道连接在一起，使轨道倾斜放置；将位移传感器的发射端固定在小车上；将位移传感器的接收端悬挂在轨道顶端上方，并与接收端处在同一平面内；通过数据线，将位移传感器、数据采集器和计算机连接起来。 2．对软件系统进行设置。启动计算机，同时将小车放置在斜面顶端保持静止，打开位移传感器发射端的开关，进入软件界面，在采集设置中点击“调零”按钮；设置记录时间间隔和数据采样数。 3．开始实验。点击软件“开始”按钮的同时，释放小车，表格自动记录数据。 4．获得数据后，通过计算机软件对数据进行处理，我们就得到了一系列的(vi，ti)数据。在软件的绘图设置 对话框中，将横轴设置为t，纵轴设置为v，可以生成v-t的散点图；利用软件的图像分析中的“线性拟合”功能，得到v-t图像(如下图)。 二、他版教材实验多融通 (一)鲁科版教材实验方案　 [差异解读] 1．实验器材的不