2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律(word教参)-【勤径学升】2024-2025学年高中物理必修第一册同步练测（人教版2019）

 

1.实验：探究小车速度随时间变化的规律

 

[对应学生用书第27页]

一、实验目的

1．进一步练习使用打点计时器。

2．能从纸带上获取实验数据计算各点的瞬时速度。

3．学会用图像法处理实验数据，并能根据v-t图像描述小车运动速度随时间的变化规律。

二、知识储备

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，用这段位移内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，如果v-t图像是一条倾斜的直线，说明小车的速度是均匀变化的。

三、实验器材

为了探究小车的速度随时间的变化关系，把还需要的实验器材填入下面的横线上。

器材：电磁打点计时器(或电火花计时器)、复写纸、导线、小车、纸带、细绳、槽码、刻度尺、低压交流电源、带有定滑轮的长木板。

四、进行实验

1．如图所示，把一端附有定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．把一条细绳拴在小车上，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，并把纸带的一端连在小车的后面。

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 (选填“接通电源”或“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，随后立即关闭电源。

4．换上新纸带，重复操作两次。

五、数据分析

1．采集数据

如图所示，一般不是直接测量相邻两个计数点间的距离，而是先测量出各个计数点到计时零点的距离x1、x2、x3、x4、x5，再计算出相邻的两个计数点间的距离。Δx1＝x1，Δx2＝x2－x1，Δx3＝x3－x2，Δx4＝x4－x3，Δx5＝x5－x4。

2．求各计数点的瞬时速度

(1)各计数点对应的瞬时速度用平均速度来代替，即v1＝，v2＝，…T为相邻两个计数点间的时间间隔，若交流电源频率为50 Hz，每5个点取一个计数点(中间隔4个点)，则T＝0.1 s。

(2)设计表格并记录相关数据，根据表格数据，分析速度随时间的变化。

3.作出小车运动的v-t图像

(1)以速度v为纵轴，t为横轴。

(2)定标度：坐标轴的标度选取要合理，应使图像大致布满坐标纸。

(3)描点：在坐标纸上描出各个坐标点的位置。

(4)连线：用一条平滑的曲线或直线“拟合”这些点。

4．分析数据并求出加速度

(1)如果画出的v-t图像是一条倾斜的直线，说明小车做速度均匀变化的直线运动。图像和纵轴的交点表示开始计时时小车的速度。

(2)求出小车的加速度。

在v-t图像上任意取两个间隔较远的点(这两个点不一定是我们表格中已测得的点)，找出它们的坐标值，然后把它们的坐标值代入公式a＝中求出加速度，即用图线的斜率求加速度。

六、注意事项

1．开始释放小车时，应使小车靠近(选填“靠近”或“远离”)打点计时器。

2．先接通电源，等打点稳定后，再释放小车。(均选填“接通电源”或“释放小车”)

3．打点完毕，立即关闭电源。

4．选取一条点迹清晰的纸带，舍掉开头点迹密集部分，选取适当的计数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的时间间隔T等于多少。

5．不要分段测量各段距离，应尽可能地一次测量完毕(可统一量出各计数点到计数起点0之间的距离)。

6．在坐标纸上画v-t图像时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图像大致布满坐标纸。

 

[对应学生用书第28页]

一、实验原理与操作

[例1]　在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中：

(1)实验室提供了以下器材：电火花计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、交流电源、秒表、弹簧测力计。其中在本实验中不需要的器材是________。

(2)按照实验进行的先后顺序，将下述步骤的代号填在横线上________。

A．把穿过计时器的纸带固定在小车后面

B．把计时器固定在长木板没有滑轮的一端，并连好电路

C．换上新的纸带，再重做两次实验

D．把长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面

E．使小车停在靠近计时器处，接通电源，放开小车，让小车运动

F．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下边吊着合适的钩码

G．断开电源，取出纸带

[解析]　(1)本实验需要测量的物理量是位移和时间，利用计时器打出的纸带上的点就可以算出时间，利用刻度尺可以测出两点间的距离，本实验不需要测量力，因此，不需要弹簧测力计和秒表。

(2)根据实验步骤知，正确的顺序应为DBFAEGC。