第三天 实验：探究小车速度随时间变化的规律-【寒假自学课】2024年高一物理寒假提升学与练（人教版2019）

第三天 实验：探究小车速度随时间变化的规律 1、探究小车速度随时间变化规律的实验器材、原理和步骤； 2、计算某点的瞬时速度； 3、用逐差法计算加速度； 4、描绘实验的v-t图像并求加速度； 5、直线运动的概念、特征和条件。 常考考点 真题举例 探究小车速度随时间变化规律的实验步骤 v-t图象求加速度 2023·全国·高考真题 探究小车速度随时间变化规律的实验步骤 2023·浙江·高考真题 计算某点的瞬时速度 用逐差法计算加速度 2022·全国·高考真题 计算某点的瞬时速度 用逐差法计算加速度 2021·天津·高考真题 计算某点的瞬时速度 用逐差法计算加速度 2019·全国·高考真题 知识点1：探究小车速度随时间变化的规律 1、实验目的 练习正确使用打点计时器，学会利用打上点的纸带研究物体的运动。 通过实验探究，学会如何从实验中获取数据。 掌握利用公式Δx＝aT判断物体是否做匀变速直线运动的方法。 掌握利用纸带求匀变速直线运动的瞬时速度、加速度的方法。 根据探究小车速度随时间变化的规律画出小车运动的v－t图象，利用图象求加速度。 2、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，若图像是一条倾斜的直线，则物体做匀变速直线运动。 3、实验器材 电火花计时器（或电磁打点计时器）、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸片。 4、实验装置图 5、实验步骤 ①把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，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，下边挂上合适的钩码，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面。放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行。 ③把小车停在靠近打点计时器处，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系列小点。 ④断开电源，换上新纸带，重复实验两次。 ⑤增减所挂槽码，按以上步骤再做两次实验。 6、数据处理 ①从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开头一些比较密集的点，从后边便于测量的点作为计时起点。 ②为了计算方便和减小误差，通常用连续打点五次的时间作为时间单位，即计数点的时间间隔为T＝0.1 s。如下图所示。 ③正确使用毫米刻度尺测量每相邻两计数点间的距离，不要直接去测量两个计数点间的距离，而是要量出各个计数点到计时零点的距离d1、d2、d3…然后再算出相邻的两个计数点的距离x1＝d1；x2＝d2－d1；x3＝d3－d2；x4＝d4－d3…，并填入设计的表格中，如下表所示。 位置编号 0 1 2 3 4 5 6 时间t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 x/m (dn－dn－1)/m v/(m·s－1) ④用平均速度求瞬时速度：vn＝＝. ⑤用逐差法求解平均加速度 a1＝，a2＝，a3＝⇒a＝＝. ⑥根据记录的v、t数据,在直角坐标系中描点，根据描点作一条直线，如下图所示，通过图像的斜率求解物体的加速度。图像和纵坐标轴的交点表示开始计时时小车的速度——初速度。 7、误差分析 ①根据纸带，使用刻度尺测量计数点的位移有误差。 ②木板的粗糙程度不同，摩擦不均匀。小车运动时加速度有变化造成误差，这样测量得到的加速度只能是所测量段的平均加速度。 ③电源频率不稳定，造成相邻两点的时间间隔T不完全相等。 ④纸带运动时打点不稳定引起测量误差。 ⑤用作图法，作v－t图像时单位选择不合适或人为作图不准确带来误差。 8、注意事项 ①纸带、细绳要和木板平行，小车运动要平稳。释放小车前，应使小车停在靠近打点计时器的位置。 ②实验中应先接通电源，后让小车运动；实验完毕应先断开电源，后取下纸带。 ③选择一条点迹清晰的纸带，舍弃点密集部分，适当选取计数点。不要分段测量各段位移，应尽可能地一次测量完毕。对纸带进行测量时，应测量出各个计数点到起始点O之间的距离．读数时应估读到毫米的下一位。 ④在小车到达长木板末端前应让小车停止运动，防止钩码落地和小车与滑轮相撞。 ⑤在坐标纸上，纵、横轴选取合适的单位，要避免所描点过密或过疏，描点连线时不能连成折线，应作一条直线，让各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的各点应均匀分布在直线的两侧。 9、实验中待测量： 待测量 测量工具 说明 长度 刻度尺 精度为1mm，读数