第一章 实验一 探究小车速度随时间变化的规律-【创新思维】2024高考物理一轮复习高考总复习配套教参（人教版 新教材 新高考）

实验一　探究小车速度随时间变化的规律 授课提示：对应学生用书第16页 一、实验目的 1．练习正确使用打点计时器，学会利用纸带上的点测瞬时速度。 2．通过纸带求解运动的加速度和瞬时速度，分析物体的运动性质。 二、实验原理 1．实验原理图 2．打点计时器的原理 (1)电磁打点计时器使用约8 V的低压交流电源，电火花计时器使用220 V交流电源(f＝50 Hz，T＝0.02 s)。 (2)每打两个点的时间间隔为0.02 s，一般每五个点取一个计数点，则时间间隔为Δt＝0.02×5 s＝0.1 s。 3．瞬时速度的求法 根据匀变速直线运动某段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度来计算。 三、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、交流电源等。 四、实验步骤 1．按照实验原理图，把打点计时器固定在长木板无滑轮的一端，接好电源。 2．把细绳一端系在小车上，细绳绕过定滑轮，下端挂适量的槽码，纸带穿过打点计时器，固定在小车后面。 3．把小车停在靠近打点计时器的位置，先接通电源，后放开小车。 4．在小车运动到定滑轮前停住小车，关闭打点计时器，断开电源，取下纸带。 5．换纸带反复做三次实验，选择一条比较理想的纸带进行测量分析。 五、数据处理 1．利用平均速度求瞬时速度：vn＝。 2．分析物体的运动性质：测量相邻计数点间的距离，计算相邻计数点间距离之差，看其是否为常数，从而确定物体的运动性质，若物体做匀变速直线运动，则应满足Δx＝x2－x1＝x3－x2＝…＝aT2。 3．利用纸带求物体加速度的两种方法 (1)逐差法 根据x4－x1＝x5－x2＝x6－x3＝3aT2(T为相邻计数点之间的时间间隔)，求出a1＝，a2＝，a3＝，然后取平均值，即＝＝。 在数据处理时可以将纸带重新分段，把6段距离分为“前三”和“后三”，“后三”减“前三”也为相邻相等时间间隔内的位移差，时间间隔为3T。 (2)图像法 利用vn＝求出打各点时纸带的瞬时速度，然后作出v－t图像，用v－t图像的斜率求物体运动的加速度。 六、误差分析 1．根据纸带测量的位移有误差。 2．电源频率不稳定，造成相邻两点间的时间间隔不完全相等。 3．纸带运动时打点不稳定引起测量误差。 七、注意事项 1．平行：纸带、细绳要和长木板平行。 2．两先两后：实验中应先接通电源，后放开小车；实验完毕应先断开电源，后取纸带。 3．防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止槽码落地和小车与滑轮相撞。 4．减小误差：小车的加速度宜适当大些，可以减小长度测量的误差产生的影响，加速度大小以能在约50 cm的纸带上清楚地取出6～7个计数点为宜。 5．小车从靠近打点计时器位置释放。 授课提示：对应学生用书第17页 　　师生互动 　实验原理与操作 [典例1]　某同学用如图甲所示的装置探究小车速度随时间变化的规律，他采用电火花计时器进行实验。 (1)在下面列出的实验器材中，本实验中不需要的器材是________(填编号)。 ①天平　②8 V低压交流电源　③刻度尺　④秒表 (2)安装好实验装置后，先__________，再____________。纸带被打出一系列点，其中一段如图乙所示，可知纸带的________(选填“左”或“右”)端与小车相连。 (3)在如图乙所示的纸带上，A、B、C、D、E为纸带上所选的计数点，相邻计数点间的时间间隔为0.1 s，则vB＝________m/s，a＝________m/s2。(结果保留两位有效数字) [解析]　(1)本实验不需要天平测质量，电火花计时器应用220 V交流电源，也不用秒表测时间，故不需要的器材为①②④。 (2)正确的操作顺序是在安装好实验装置后先接通电源，再释放小车。纸带和小车相连的一端先被打点，此时纸带速度较小，点间距离较小，故纸带的左端与小车相连。 (3)B点对应的速度为 vB＝＝×10－3 m/s＝0.26 m/s， 小车的加速度为 a＝＝0.40 m/s2。 [答案]　(1)①②④　(2)接通电源　释放小车　左　(3)0.26　0.40 　实验数据处理与分析 [典例2]　在做“测量做直线运动物体的瞬时速度”的实验时，某同学得到一条用打点计时器打下的纸带如图甲所示，并在其上取A、B、C、D、E、F、G7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点，图中没有画出，打点计时器接周期为T0＝0.02 s的交流电源。 他经过测量并计算得到打点计时器在打B、C、D、E、F各点时物体的瞬时速度如表所示： 对应点 B C D E F 速度/ (m·s－1) 0.122 0.164 0.205 0.250 0.289 (1)计算vF的公式为vF＝____________(用已知量字母表示)。 (2)根据表中