第2章 第1节 实验：探究小车速度随时间变化的规律（Word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第一册（人教版2019）

　第二章　匀变速直线运动的研究 第1节　实验：探究小车速度随时间变化的规律 (实验课—基于经典科学探究) 一、实验装置 二、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。 一、实验步骤　 1．根据实验装置图示，把一端带有定滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面。木板上放一个可以左右移动的小车，小车一端连接穿过打点计时器的纸带，另一端连接绕过滑轮系有槽码的细绳。 2．把小车停在靠近打点计时器的位置。先启动打点计时器，后放开小车，让小车在槽码的牵引下拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一行小点。随后，立即关闭电源。 3．换上新纸带，并增减所挂槽码(或在小车上放置重物)，再做两次实验。 二、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，计算增减槽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＝。 [关键点反思] 1．小车开始释放的位置在哪里比较好？为什么？ 提示：小车停在靠近打点计时器的位置，小车向前移动的位移大、时间长，可以打出更多的点，便于测量数据。 2．为了使小车能够平稳地向前加速运动，有哪些注意事项？ 提示：初始时要把小车的位置摆正，使纸带与拉绳的方向一致，且不与打点计时器的限位孔边相摩擦，绳子与长木板平行。应该依次打出三条纸带，便于选取点迹清晰的纸带。 3．如果只根据选出的一条纸带来说明小车在重物牵引下的运动规律是否妥当？应该怎样做更好呢？ 提示：只做一次实验就下结论偶然性太大。应该增加或减少槽码，再反复实验几次，使实验的结论更具普适性。 考法(一)　实验基本操作 [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．一端有滑轮的长铝板　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铝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)。 [解析]　(1)在本实验中，不需要测量小车和槽码的质量，因此不需要天平，电磁打点计时器使用的是低压交变电源，不需要直流电源，同时电磁打点计时器记录了小车的运动时间，因此不需要秒表。测量点迹间的距离需要刻度尺，所以还需要的器材是C、I。 (2)以上步骤有错误的是C，应先启