2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律 导学案-2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册

第1节 实验：探究小车速度随时间变化的规律　学案

学习目标：

(1)巩固对打点计时器的使用及利用纸带求瞬时速度。

(2)学会用实验探究小车速度随时间变化的规律，学会用v­t图像处理实验数据。

(3)探究小车在重物牵引下运动的速度随时间变化的规律。

知识梳理：

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该点的瞬时速度。

(2)用v­t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v­t图像，图线的倾斜程度表示加速度的大小，如果v­t图像是一条倾斜的直线，说明小车的速度随时间是均匀变化的。

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，并把纸带的另一端固定在小车的后面。

(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，随后立即关闭电源。

(4)增减所挂的槽码(或在小车上放置重物)，更换纸带，再做两次实验。

数据处理

1．测量并记录数据

(1)为了便于测量，舍掉纸带开头一些过于密集的点，找一个适当的点当作计时起点(0点)，每5个点(相隔0.1 s)取一个计数点进行测量，如图所示(相邻两点间还有四个点未画出)。标明0、1、2、3、…，测量各计数点到0点的距离x1、x2、x3、…，并记录填入表中。

 

(2)分别计算出相邻的两计数点之间的距离Δx1、Δx2、Δx3、…。

(3)利用一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度计算各点的速度，即vn＝。例如，图中计数点4的速度v4＝。并将求得的各计数点1、2、3、4、5的瞬时速度，填入上面的表格中标有“v1”的一行。

(4)同理，计算增减槽码后两次实验的速度，分别填入表格中标有“v2”和“v3”的两行。

2．作出v­t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。

(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，分析物体的速度随时间的变化规律。

(4)根据v­t图像求出小车运动的加速度a＝。

注意事项

(1)开始释放小车时，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，立即关闭电源。

(4)选取一条点迹清晰的纸带，适当舍弃点迹密集部分，适当选取计数点(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)不要逐次测量各段距离，应尽可能地一次测量完毕。

(6)在坐标纸上画v­t图像时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图像尽量分布在坐标平面中央。

疑、难点理解：

一、实验原理与操作

实验操作的三点提醒

 (1)开始释放小车时，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，立即关闭电源。　　　

典例1：在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列说法正确的是(　　)

A．小车在槽码的牵引下运动时只需打一条纸带，然后进行数据处理

B．为使测量更为严谨，应把打下的第一个点作为第一个测量点

C．为了便于测量，应舍掉开头一些过于密集的点，找一个适当的点作为计时起点

D．两相邻计数点间的时间间隔必须是0.1 s

答案　C解析　小车在槽码的牵引下运动时，需要采用多次测量，打出多条纸带，进行数据处理，有利于减小误差，故A错误；纸带上开始时打的点比较密集，点距过小，测量误差较大，故应舍去，找一个适当的点作为计时起点，故B错误，C正确；选取计数点，可增加测量距离，减小测量过程所产生的误差，两相邻计数点间的时间间隔不一定取0.1 s，故D错误．

典例2：在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，某同学操作过程中有以下实验步骤：

A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，先放开纸带，再接通电源；

B．将打点计时器固定在长木板上，并连接好电路；

C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下边吊着适当重量的槽码，