2.1 实验探究小车速度随时间变化的规律(Word学生用书)-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027学年高中物理必修第一册（人教版)

1.实验：探究小车速度随时间变化的规律

一、实验目的

1.进一步练习使用打点计时器。

2.会利用纸带求瞬时速度。

3.学会用v-t图像处理实验数据。

二、实验原理

1.利用纸带计算瞬时速度：以纸带上某点为　　　　　取一小段位移，用这段位移的平均速度表示这点的　　　　　。

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　　　　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　　　　变化的。

三、实验器材

　打点计时器、学生电源、复写纸、纸带、导线、一端带有滑轮的长木板、小车、细绳、槽码、　　　　、坐标纸。

四、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，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，下边挂上合适的槽码，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行，然后把纸带穿过打点计时器，并把纸带的另一端固定在小车后面。

3.把小车停在　　　　打点计时器处，先　　　　　　，后　　　　　，让小车拖着纸带运动，于是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。

五、数据分析

1.纸带的选取与测量

（1）在三条纸带中选择一条点迹最清晰的纸带。

（2）为了便于测量，一般舍掉纸带开头一些过于密集的点迹，找一个适当的点作为计时起点（0点）。

（3）每5个点（相隔0.1 s）取1个计数点进行测量（如图所示，相邻两点中间还有4个点未画出）。

（4）采集数据的方法：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；…

2.瞬时速度的计算

（1）瞬时速度的求解方法：时间间隔很短时，可用某段时间的平均速度表示这段时间内中间时刻的瞬时速度，即vn＝。例如图中计数点4的瞬时速度v4＝。

（2）设计表格并记录相关数据。

3.作出小车的v-t图像

（1）定标度：坐标轴的标度选取要合理，应使图像大致分布在坐标平面中央。

（2）描点：描点时要用平行于两坐标轴的虚线标明该点的位置坐标（所描的点一般用“·”标明）。

（3）连线：用一条平滑的曲线“拟合”这些点。让所画的曲线连接尽可能多的点，不能连接的点应均匀分布在曲线两侧，舍弃离曲线较远的点。

4.实验结论：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。图像和纵坐标轴的交点表示开始计时时小车的速度——初速度。

六、注意事项

1.开始放开小车时，应使小车靠近打点计时器。

2.先启动打点计时器，等打点稳定后，再放开小车。

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。

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。

七、误差分析

1.木板的粗糙程度不同，致使摩擦不均匀带来误差。

2.由于纸带测量的位移存在误差，从而使计算出的瞬时速度存在误差。

3.作图不准带来的误差。

类型一　教材原型实验

在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中：

（1）已知打点计时器的电源频率为50 Hz，则纸带上相邻两点的时间间隔为　　　　s。

（2）从下列选项中选出需要的器材：

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.刻度尺                              F.钩码和小车          G.秒表                                   H.一端有滑轮的长木板

I.细绳和纸带

除选出器材AFHI外，还需要　　　　。（填字母序号）

（3）某同学按照以下步骤进行操作：

a.换上纸带重复实验，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，先释放小车，再接通电源；

d.断开电源，取下纸带；