2.1 实验：探究小车速度随时间的变化规律讲义--高一上学期物理人教版（2019）必修第一册.docx

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1、学科辅导教案课程主题： 匀变速直线运动授课时间：教学内容互动精讲一、实验：探究小车速度随时间的变化规律【知识梳理】1、实验目的（1）练习打点计时器的使用，知道如何处理纸带上点的数据和求瞬时速度的方法。（2）能运用v-t图像探究小车速度随时间变化的规律。2、实验原理。（1）利用打点计时器在纸带上打的点的信息，求出各点的瞬时速度。（某点的瞬时速度可以认为等于该点相邻两点之间的平均速度）（2）在vt图像描绘各点，作出vt图像，判断小车的运动情况，并计算小车的加速度。3、实验器材小车，细绳，钩码，长木板，电磁打点计时器（频率50Hz，周期0.02s），低压交流电，纸带，刻度尺，导线若干。4、实验步骤（

2、1）把一端有定滑轮的长木板固定在桌面上，并使定滑轮伸出桌面，固定好打点计时器，连接好电路，如上图所示。（2）按上图所示连接好装置后，接通电源，当打点计时器稳定后释放小车，让小车拉着纸带运动，打完一条纸带后立即关掉电源。（3）观察纸带打点情况，舍掉开始最密集的点，选择连续且清晰的相隔0.1s的若干的计数点进行计算每点的瞬时速度,例如vB= x3x12T。把数据填入事先设计好的表格中，如下图所示。（4） 作出vt图像，把数据描绘到图像中，用一条直线描述各个点，尽量让更多的点拟合直线。实验结论：观察到实验数据，可以用一条直线拟合，在误差范围内，连接各点后图像是一条直线，说明小车的速度随时间均匀增大，

3、加速度恒定。5.由纸带求物体运动加速度的方法(1)逐差法：即根据x4x1x5x2x6x33aT 2(T为相邻两计数点之间的时间间隔)，求出a1(x4x1)/3T 2，a2(x5x2)/3T 2，a3(x6x3)/3T 2，再算出a1、a2、a3的平均值：a(a1a2a3)/3即为物体的加速度。(2)图象法:求出打各个计数点时纸带的瞬时速度，再作出v-t图象，图象的斜率即为物体做匀变速直线运动的加速度.6、误差分析1.系统误差：是指由于仪器结构不完善、仪器未校准好、本身理论近似性、测量方法不或测量着生理特点等原因造成的误差。2.偶然误差：是由于在测定过程中一系列有关因素微小的随机波动而形成的具有

4、相互抵偿性的误差。其产生因素十分复杂，如电磁场的微变,零件的摩擦、间隙，热起伏，空气扰动，气压及湿度的变化，测量人员的感觉器官的生理变化等。3.探究小车速度随时间的变化规律的误差分析产生原因减小方法偶然误差根据纸带测量的位移有误差测量各记数点到起始点的距离而不是直接测量相邻计数点间的距离系统误差木板的粗糙程度不完全相同尽量选用粗超程度均匀的木板7、注意事项(1)平行：纸带、细绳要和长木板平行。(2)靠近：释放小车前，应使小车停在靠近打点计时器的位置。(3)一先一后：实验时应先接通电源，后释放小车；实验后先断开电源，后取下纸带。(4)防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止钩码落地，小

5、车与滑轮碰撞。(5)减小误差：小车另一端挂的钩码个数要适当，避免速度过大而使纸带上打的点太少，或者速度太小，使纸带上打的点过于密集。(6)纸带选取：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。(7)准确作图：在坐标纸上，纵、横轴选取合适的单位，仔细描点连线，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。8、实验改进钩码带动小车做加速运动时，因受摩擦等各方面的影响，致使小车加速度不恒定，即小车不能真正做匀加速直线运动，因此可用阻力小的气垫导轨替代长木板，利用频闪照相或光电计时的办法替代打点计时器，可避免由于电源频率不稳定，造成相邻两点

6、间的时间间隔不完全相等，提高实验的精确度.【例题精讲】题型一：熟悉实验操作步骤例题、在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，某同学操作中有以下实验步骤，其中有错误或遗漏的步骤有（遗漏步骤可编上序号G、H）_。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平板上，并接好电路C把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当的钩码D取下纸带E将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上做匀速运动F将纸带固定在小车后部，并穿过打点计时器的限位孔将以上步骤完善并按合理的顺序写在横线上_。变式训练1、关于“探究小车速度随时间变化的规律”的实验操作，下列说法错误的是

7、（ ）A长木板不能侧向倾斜B在释放小车前，小车应紧靠在打点计时器上C应先接通电源，待打点计时器开始打点后再释放小车D要在小车到达定滑轮前使小车停止运动 题型二：逐差法处理数据例题、如图所示，某同学在做“研究匀变速直线运动”实验中，由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点的时间间隔为T0.10 s，其中x17.05 cm，x27.68 cm，x38.33 cm，x48.95 cm，x59.61 cm、x610.26 cm，则打A点时小车的瞬时速度的大小是_m/s，小车运动的加速度计算表达式为_，加速度的大小是_m/s2（计算结果保留两位有效数字）。变式训练、如图甲所示，

8、小车放在斜面上，车前端拴有不可伸长的细线，跨过固定在斜面边缘的小滑轮与重物相连，小车后面与打点计时器的纸带相连。起初小车停在靠近打点计时器的位置，重物到地面的距离小于小车到滑轮的距离。启动打点计时器，释放重物，小车在重物牵引下，由静止开始沿斜面向上运动，重物落地后，小车会继续向上运动一段距离。打点计时器使用的交流电频率为50 Hz。图乙中a、b、c是小车运动纸带上的三段，纸带运动方向如箭头所示。（1）根据所提供纸带上的数据，计算打c段纸带时小车的加速度大小为_m/s2。（结果保留两位有效数字）（2）打a段纸带时，小车的加速度是2.5 m/s2。请根据加速度的情况，判断小车运动的最大速度可能出现

9、在b段纸带中的_。 题型三：图象法处理数据例题、某同学在“测匀变速直线运动的加速度”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点其相邻点间的距离如图所示，每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.10s(1)试根据纸带上各个计数点间的距离，计算出打下B、C、D、E、F五个点时小车的瞬时速度，并将各个速度值填入下表(要求保留3位有效数字)(2)将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在如图所示的坐标纸上，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线(3)根据右图中画出的vt图线，求出小车运动的加速度为 m/s2。(保留两位有效数字)课堂检测

10、1(多选)在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，对于减小实验误差来说，下列方法中有益的是()A选取计数点，把每打五个点的时间间隔作为一个时间单位B使小车运动的加速度尽量小些C舍去纸带上密集的点，只利用点迹清晰、点间间隔适当的一部分进行测量、计算D选用各处平整程度、光滑程度不相同的长木板做实验2(多选)关于探究小车速度随时间变化规律的实验，下列说法中正确的是()A打点计时器应固定在长木板上，且靠近滑轮一端B开始实验时小车应靠近打点计时器一端C应先接通电源，待打点稳定后再释放小车D牵引小车的钩码个数越多越好3“研究匀变速直线运动”的实验中，使用电磁式打点计时器(所用交流电的频率为50 Hz)，

11、得到如图所示的纸带图中的点为计数点，相邻两计数点间还有4个点未画出来，下列表述正确的是()A实验时应先放开纸带再接通电源 B实验时，打点完毕后先取下纸带，再关闭电源C从纸带可求出计数点B对应的速率 D相邻两个计数点间的时间间隔为0.02 s4在研究匀变速直线运动的实验中，算出小车经过各计数点的瞬时速度见下表.计数点序号123456计数点对应的时刻/s0.100.200.300.400.500.60通过计数点的速度/cms144.062.081.0100.0110.0168.0为了计算加速度，合理的方法是()A根据任意两计数点的速度用公式a算出加速度B根据实验数据画出v-t图象，量出其倾角，由公

12、式atan a求出加速度C根据实验数据画出v-t图象，由图象上相距较远的两点所对应的速度、时间用公式a算出加速度D依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度5在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中：(1)下列哪些器材是多余的：_.电磁打点计时器天平低压直流电源细绳纸带小车钩码秒表一端有滑轮的长木板(2)为达到实验目的，还需要的器材是：_.6一小球在桌面上从静止开始做加速运动，现用高速摄影机在同一底片上多次曝光，记录下小球每次曝光的位置，并将小球的位置编号如图所示，1位置恰为小球刚开始运动的瞬间，作为零时刻摄影机连续两次曝光的时间间隔均为0.5 s，小球从1位置到6位置的

13、运动过程中经过各位置的速度分别为v10，v20.06 m/s，v3_m/s，v40.18 m/s，v5_m/s.在图中作出小球的速度时间图象(保留描点痕迹) 7在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，打点计时器使用的交流电的频率为50 Hz，记录小车做匀变速运动的纸带如图所示，在纸带上选取0、1、2、3、4、5六个计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点没有画出纸带旁并排放着带有最小刻度为毫米的刻度尺，零点跟计数点“0”对齐由图可以读出1、3、5三个计数点跟“0”点的距离x1、x3、x5，请将测量值填入下表中.距离x1x3x5测量值/cm小车通过计数点2的瞬时速度为_ m/s；通过计数点4的瞬时速度为_m/s；小车的加速度是_ m/s2. 8图为用打点计时器记录小车运动情况的装置，开始时小车在水平玻璃板上匀速运动，后来在薄布面上做匀减速运动，所打出的纸带如图所示(附有刻度尺)，纸带上相邻两点对应的时间间隔为0.02 s.从纸带上记录的点迹情况可知，A、E两点迹之间的距离为_cm，小车在玻璃板上做匀速运动的速度大小为_m/s；小车在布面上运动的加速度大小为_ m/s2.7学科网（北京）股份有限公司