2.1 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

宣威五中龙泉学校高一年级秋季学期物理导学案 主备人：吴兴浩 2023年9月18日 2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律导学案 学习目标： 1、 熟练使用打点计时器，掌握处理纸带的方法， 2、 能利用纸带求得匀变速直线运动的瞬时速度、加速度。 3、会用表格、v-t 图像处理数据并进行数据分析，能探究出小车速度随时间变化的规律。 预学案： 1、实验原理 从纸带上确定计数点和两计数点间隔的时间，量出相邻计数点间的距离，利用平均速度求出瞬时速度；计算相邻计数点距离之差，通过看其是否是一个常数来确定运动性质。 2、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、钩码、刻度尺、交流电源。 3、实验思路 要研究小车速度随时间变化的规律，就要想办法测量 ，而打点计时器具有此功能。如果用打点计时器测量速度，就可以如图所示，把一端带有滑轮的长铝板平放在实验桌上，铝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。小车在槽码的牵引下运动，通过研究纸带上的信息，就可以知道小车运动的速度是怎样随时间变化的。 4、实验步骤 （1）如图所示，把附有定滑轮的长木板放在实验桌上，并使定滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路。 （2）把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上钩码，把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车的后面。 （3）把小车停在靠近打点计时器处，先 ，再 ，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列小点，关闭电源。 （4）换上新的纸带，再重复实验两次，选择一条比较理想的纸带进行测量分析。 （5）增减所挂钩码的个数，更换纸带，按以上步骤再做两次实验。 5、注意事项 （1）固定打点计时器时应让限位孔处在长木板的中央位置；滑轮不能过高，纸带、细绳应与木板平行； （目的：保证拉力不变，小车做匀加速直线运动） （2）开始释放小车前，应使小车靠近打点计时器的位置； （目的：可以最大限度地利用纸带） （3）先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再释放小车，当小车停止运动时及时断开电源，再取下纸带；（一先一后） （注意：只要使用打点计时器，顺序都一样，切勿颠倒） 6、误差分析 （1）使用刻度尺测量计数点的距离时有误差； （2）作v-t图像时出现作图误差； （3）电源频率不稳定，造成打点的时间间隔不完全相同； （4）长木板粗糙程度不均匀，小车运动时加速度有变化造成误差。 探究案： 1、下图为某次实验中小车运动的v－t数据表和图像 t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 v1/m*s-1 16.50 21.40 26.30 31.35 36.30 41.25 问题： 1、图线的特点？ 2、小车的运动规律？ 3、如何求加速度？ 检测案： 1、在用电火花计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图甲所示是一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点间还有四个点未画出(电源频率为50 Hz)． (1)根据运动学有关公式可求得vB＝1.38 m/s，vC＝________m/s，vD＝3.90 m/s(保留三位有效数字)，并在图乙中作出三个点的v-t图。 (2)利用求得的数值在图乙所示坐标纸上作出小车的 v-t 图象(从打A点时开始计时)，利用纸带上的数据求出小车运动的加速度a＝________m/s2(保留三位有效数字)。 (3)将图线延长与纵轴相交，交点的纵坐标是0.12 m/s，此交点的物理意义是_________________________。 2、利用如图甲所示装置研究匀变速直线运动规律。某次实验通过电磁打点计时器打出纸带的一部分如图乙所示，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，每两个相邻计数点间有4个计时点没有画出，打点计时器所接交流电源频率为50Hz。分别测出A点到B、C、D、E点之间的距离，x1、x2、x3、x4，以打A点作为计时起点，算出小车位移与对应运动时间的比值 ，并作出v－t图象如图丙所示。 (1)实验中下列措施必要的是_________(填正确答案标号) A．打点计时器接220V交流电源 B．平衡小车与长木板间的摩擦力 C．细线必须与长木板平行 D．小车的质量远大于钩码的质量 (2)由图内中图象求出小车加速度a=_________m/s2，打A点时小车的速度vA=_________m/s。(结果均保留两位有效数字) 课后作业：《优化设计》P31 P32