第一讲 实验：探究小车速度随时间变化的规律 导学案 -2023-2024学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

第二章 匀变速直线运动的研究 第一讲 实验：探究小车速度随时间变化的规律 一．实验原理 原理：利用打点计时器打出的纸带探究小车的运动规律。 二．装置图 三．实验器材 器材：打点计时器、交流电源、细绳、纸带、钩码、小车、带有滑轮的长木板、刻度尺 四．操作步骤 1.将打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，接上电源； 2.把纸带固定在小车后端，并让纸带穿过打点计时器； 3.把一条细绳拴在小车前端，细绳跨过滑轮挂上钩码； 4.把小车停在靠近打点计时器的地方，先 ，再 ； 5.断开电源，取下纸带； 6.换上纸带，重复做三次，选择一条较为理想的纸带。 五．数据处理及作图 1.选择一条较为理想的纸带，选好计数点，用刻度尺测量各段的距离，计算各点的瞬时速度大小。 2.根据所得数据在图中作出小车速度随时间变化的图像。 注意事项： （1）作图时应使尽量多的点落在直线上，舍弃偏离直线较远的点，实在不能落在直线上的点应大致分布在直线两侧。 （2）图像中两坐标轴的分度值大小可以不相等，即加速度大小不一定等于图像倾角的正切值。 例1.在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中， （1）从下列给出的器材中选出实验中所需的，并将它们填在横线上（填编号），选出的器材有     。 A.电磁打点计时器 B.天平 C.低压交流电源 D.低压直流电源 E.细绳和纸带 F.钩码和小车 G.停表 H.一端有滑轮的长木板 I.刻度尺 （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.将打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，接上电源； C.把小车停在靠近打点计时器的地方，先放开小车，再接通电源； D.断开电源，取下纸带； E.把一条细绳拴在小车前端，绳跨过滑轮挂上钩码； F.把纸带固定在小车后端并让纸带穿过打点计时器。 以上步骤有错误的是    ，错误步骤修改正确后，合理的顺序是    （填步骤前的字母）。 例2.（多选）在“研究匀变速直线运动”的实验中，下列方法有助于减少实验误差的是（ ） A.选取计数点，把每打5个点的时间间隔作为一个时间单位 B.使小车运动的加速度尽量小些 C.舍去纸带上开始时密集的点，只利用点迹清晰、间隔适当的那一部分进行测量、计算 D.适当增加挂在细绳下钩码的个数 例3.（多选）在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下列关于作−t图象的说法，正确的是（ ） A.只要确定了−t图象中的两点，可得到小车运动的v−t图象，因此实验只需测出两组数据 B.作−t图象时，所取的点越多，图线就越准确 C.作出的−t图线应该通过所有的点，曲线也可以 D.对于偏离直线较远的点，说明误差太大，应舍去 例4.在做“研究匀变速直线运动规律”的实验时，某同学得到一条用电火花计时器打下的纸带如图甲所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点（图甲中没有画出），电火花计时器接220V、50Hz交流电源。他经过测量并计算得到电火花计时器在打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） 0.141 0.185 0.220 0.254 0.301 （1）设电火花计时器的周期为T，计算的公式为      ； （2）根据（1）中得到的数据，以A点对应的时刻为t=0，试在图乙所示坐标系中合理地选择标度，作出v-t图象； （3）利用该图象乙求得物体的加速度a= m/s2（结果保留两位有效数字）； （4）如果当时通入的交变电流的电压变成210V，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比 （填“偏大”、“偏小”或“不变”）； （5）若实验时，电源频率略低于50Hz，但该同学仍按50Hz计算物体的速度，则测量得到的物体速度与真实速度相比将 （填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 巩固提升 1.（多选）在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下列操作正确的是（ ） A.小车要从靠近打点计时器处开始释放 B.打点计时器应放在长木板有滑轮的一端 C.操作时，应先接通电源，再释放小车 D.电磁打点计时器应使用低压直流电源 2.如图（a）所示，在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，图（b）为实验中所用打点计时器的学生电源。由学生电源可以判断该同学选用的是图（c）中的_____（填“甲”或“乙”）计时器。图（b）中存在的错误有① ；② 。 3.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，小车做匀加速直线运动，打点计时器接在50Hz的低压交变电源上。某同学在打出的纸带上每5点取