第二章 第一节　实验：探究小车速度随时间变化的规律-【正禾一本通】2023-2024学年新教材高一物理必修第一册同步课堂高效讲义教师用书（人教版）

第二章 匀变速直线运动的研究 第一节 实验：探究小车速度随时间变化的规律 ► 对应学生用书P26 [实验目的]1.进一步练习使用打点计时器，通过打出的纸带测量瞬时速度。 2．通过实验获取数据，学会用v ­t图像处理实验数据，找出物体速度变化的规律。 3．探究小车速度随时间变化的规律，体会研究直线运动的一般思路。 　导学第一步　预习新知，理清实验过程 　　　　　　　　　　　　　　　　 一、实验器材 电磁打点计时器(或电火花计时器)、复写纸、导线、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、槽码、刻度尺、交流电源、坐标纸。 二、实验原理 1．实验思路 (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代替这点的瞬时速度。 (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，说明小车的速度是随时间均匀变化的。 2．物理量的测量 瞬时速度的测量：用打点计时器测量小车在不同时刻的瞬时速度。 三、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．把一根细绳拴在小车上，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，当小车运动到长木板右端时立即关闭电源。 4．增减所挂槽码的个数(或在小车上放置不同质量的重物)，换上新的纸带，按以上步骤再做两次实验。 四、数据处理 1．瞬时速度的计算 从几条纸带中选择一条点迹最清晰的纸带，舍掉开始一些比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个点，作为计数始点，以后依次每五个点取一个计数点，并标明0、1、2、3、4……如图所示。 依次测出01、02、03、04……的距离，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＝，填入表中标有“v1”的一行。同理，计算增减槽码后两次实验的速度，分别填入表中标有“v2”和“v3”的两行内。 位置编号 0 1 2 3 4 … 时间t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 … v1/(m·s－1) v2/(m·s－1) v3/(m·s－1) 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作图。 (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，分析小车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＝。 　导学第二步　要点探究，培优关键能力 要点一 | 实验原理、实验操作及注意事项 　　　　　　　　　　　　　　　　 1．开始释放小车前，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，应立即断开电源。 4．牵引小车的槽码个数要适当，以免加速度过大而使纸带上的点太少，或者加速度太小而使各段位移差别不大，误差增大。 5．要区分打点计时器打出的计时点和人为选取的计数点，一般在纸带上每隔四个计时点取一个计数点，若电源频率为50 Hz，则时间间隔T＝0.1 s。 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较大的坐标平面内。 [例1] 在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，某同学操作的实验步骤如下，找出错误或遗漏的步骤(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长木板上，并接好电路 C.把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码 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)遗漏的步骤是________________________________________________________________________。 (3)将步骤完善后写出合理的步骤顺序：________。 解析：(1)步骤A中应先接通电源待打点计时器打点稳定后，再放开纸带，顺序不能颠倒；步骤D中取下纸带前应先断开电源。 (2)遗漏的步骤