2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 讲义--高一上学期物理人教版必修1.pdf

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1、 第二章 第 1 节 实验：探究小车速度随时间变化的规律 第-1-页 共 4 页 第第二二章章 第第 1 1 节节 实验：探究小车速度随时间变化的规律实验：探究小车速度随时间变化的规律 【实验目的】1进一步熟练打点计时器的使用。2加深学习利用纸带求某时刻瞬时速度的方法。3学会利用图像处理实验数据；并会用图线拟合实验点。4知道小车在重物牵引下运动速度随时间的变化规律。【实验器材】打点计时器、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源。【实验原理】1利用打点计时器所打纸带的信息，代入计算式 vnxnxn12T，即用以 n 点为中心的一小段位移的平均速度代替 n 点的瞬时

2、速度。2用描点法作出小车的 vt 图象，根据图象的形状判断小车的运动性质。若所得图象为一条倾斜直线则表明小车做匀变速直线运动。3利用 vt 图象求出小车的加速度。【实验步骤】1如图所示，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，下边挂上钩码，把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车的后面。3把小车停在靠近打点计时器处，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列小点。4换上新的纸带，重复实验两次。5增减所挂钩码，按以上步骤再做两次实验。【数据处理】1表格法（1）

3、从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开始一些比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个点，作为计数始点，以后依次每五个点取一个计数点，并标明 0、1、2、3、4测量各计数点到 0 点的距离 x，并记录填入表中，如图所示。位置编号 0 1 2 3 4 5 时间 t/s x/m v/(m s1)（2）分别计算出与所求点相邻的两计数点之间的距离 x1、x2、x3（3）计算平均速度，用平均速度代替相关计数点的瞬时速度，填入上面的表格中。（4）根据表格中的数据，分析速度随时间怎么变化。2图象法（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

4、，让这条直线通过尽可能多的点，不在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）据所画 vt 图象求出其斜率，就是小车运动的加速度。【误差分析】1木板的粗糙程度不同，摩擦不均匀。2根据纸带测量的位移有误差，从而计算出的瞬时速度有误差。3作 vt 图象时单位选择不合适或人为作图不准确带来误差。【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，立即断开电源。4选取一条点迹清晰的纸带，适当舍弃点密集部分，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

5、隔 T 等于多少秒。5要防止钩码落地，避免小车跟滑轮相碰，当小车到达滑轮前及时用手按住。6要区分打点计时器打出的计时点和人为选取的计数点，一般在纸带上每隔 4 个点取一个计数 2022级高级高一年级物理一年级物理学科学案学科学案 学案类型：学案类型：新授新授课课 材料序号：材料序号：07 编稿教师：编稿教师：刘刘 荫荫 审稿教师：审稿教师：王润生王润生 第二章 第 1 节 实验：探究小车速度随时间变化的规律 第-2-页 共 4 页 点，即时间间隔为 t0.025 s0.1 s。7在坐标纸上画 vt 图象时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图象尽量分布在较大的坐标平面内。例 1(实验原理与操作)在

6、“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，某同学操作的实验步骤如下，找出错误或遗漏的步骤(遗漏步骤可编上序号 F、G、)：A拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处放开纸带，再接通电源 B将打点计时器固定在长木板上，并接好电路 C把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码 D取下纸带 E将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔（1）所列步骤中有错误的是：_ _。（2）遗漏的步骤是：_ _。（3）将步骤完善后写出合理的步骤顺序：_。例 2(数据处理与误差分析)在利用打点计时器研究小车做匀变速直线运动特点的实验中，某同学得到一条点迹清晰的纸带，选取便于测量的部分进行研究，把计时

7、起点标为 0，往后再每隔 4个点标定一个计数点，分别标以 1、2、3、4、5、6、7，如图所示。（1）已知相邻两计数点之间的时间间隔为 T，1、2 两点之间的距离为 x2。2、3 两点之间的距离为 x3，则打下计数点 2 时小车的瞬时速度为_。（2）该同学根据测量数据计算出小车的速度并记入表中。请在图中的坐标纸上，根据表中数据作出小车运动的 v-t 图像；由图像可求得小车加速度的大小 a_m/s2。计数点 0 1 2 3 4 5 6 时间 t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 速度 v/(m s1)0.81 1.00 1.20 1.39 1.60 1.80 例 3(实验创

8、新)在探究“小车速度随时间变化的规律”的实验中，打点计时器接在 50 Hz 的低压交流电源上，某同学在打出的纸带上每 5 个点取一个计数点，共取了 A、B、C、D、E、F 六个计数点，如图甲所示。从每一个计数点处将纸带剪开分成五段(分别为 a、b、c、d、e 段)，将这五段纸带由短到长紧靠，但不重叠地粘在 xOy 坐标系中，如图乙所示，由此可以得到一条表示 v-t 关系的图线。（1）请在图乙中用最简洁的方法作出能表示 v-t 关系的图线(作答在图上)，其_(填“x”或“y”)轴相当于 v 轴。（2）从第一个计数点开始计时，为求出 0.15 s 时刻的瞬时速度，需要测出_(填“a、b、c、d、e

9、”中的一个)段纸带的长度。（3）若测得 a 段纸带的长度为 2.0 cm，e 段纸带的长度为 10.0 cm，则可求出加速度的大小为_m/s2。变式训练 3.1 列车沿长直坡路向下行驶。开始时速度表上的示数是 54km/h，以后每 5s 读取一次数据，见表 列车速度表 时间/st 0 5 10 15 20 25 30 速度1/(km)hv 54 59 65 70 76 81 86 速度1/(m s)v （1）在表中填写以1m s为单位表示的速度值。（2）作出列车速度与时间关系的tv图像。第二章 第 1 节 实验：探究小车速度随时间变化的规律 第-3-页 共 4 页 课后跟踪训练 A 级 1 在

10、“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，所需器材有：打点计时器(带导线)、长木板、纸带、复写纸、小车、钩码、细线，此外还需要的器材有 A直流电源、天平及砝码 B直流电源、毫米刻度尺 C交流电源、天平及砝码 D交流电源、毫米刻度尺 2 在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下述测量相邻两计数点间距离的方法正确的是 A当某两计数点间的距离较大时，可用短尺分段测量 B当某两计数点间的距离较小时，可用短尺一次测完 C测量每两相邻计数点间的距离，应该用带着毫米刻度的长尺的零刻度对准起点，读出各计数点对应的刻度值，然后逐一相减，得到每两计数点间距离的数值 D分别逐个测出每两计数点间的距离，这样便于

11、记录 3 用打点计时器可测纸带运动的时间和位移。实验步骤如下：A 电磁打点计时器两接线柱上分别接导线，导线另一端分别接 50 Hz 交流电源的两接线柱。B把电磁打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过_，并压在_下面。C用刻度尺测量从计时起点到最后一个点间的距离 x。D切断电源，取下纸带，如果共有 n 个清晰的点，则这段纸带记录的时间 t_ s。E打开电源开关，再用手水平地拉动纸带，纸带上打下一系列小点。F利用公式 v xt计算纸带运动的平均速度。（1）在各步骤空白处填上适当内容。（2）实验步骤的合理顺序是_。4 某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的

12、运动情况，在纸带上确定出 0、1、2、3、4、5、6 共七个测量点。其相邻点间的距离如图甲所示，每两个相邻的测量点之间的时间间隔为 0.10 s，试完成下面的问题。（1）根据纸带上各个测量点间的距离，某同学已将 1、2、3、5 点对应的时刻的瞬时速度进行计算并填入表中，请你将 4 点对应的时刻的瞬时速度填入表中。(要求保留三位有效数字)瞬时速度 v1 v2 v3 v4 v5 数值/(m s1)0.165 0.214 0.263 0.363（2）在如图乙所示的直角坐标系中画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线。（3）由图像求出小车的加速度 a_m/s2。B 级 5 光电计时器是一种常用计时仪器，

13、其结构如图甲所示，a、b 分别是光电门的激光发射和接收装置，当有滑块从 a、b 间通过时，光电计时器就可以显示出滑块的挡光时间。现有一滑块在斜面上滑行，先后两次通过光电门 1 和 2，计时器显示的挡光时间分别是 t15102 s，t23102 s，从光电门 1 到光电门 2 所经历的总时间 t1.5 s，用分度值为 1 mm 的刻度尺测量小滑块的长度 d，示数如图乙所示。（1）滑块的长度 d 为_cm。（2）滑块通过光电门的速度 v1、v2分别为_m/s、_m/s。（3）滑块的加速度大小为_m/s2。第二章 第 1 节 实验：探究小车速度随时间变化的规律 第-4-页 共 4 页 6 某同学用如

14、图甲装置研究小车在不同接触面上的运动情况。该同学将小车以适当的初速度释放后，用打点计时器记录小车的运动情况。通过反复实验得到一系列打上点的纸带，并最终选择了如图乙所示的一条纸带(附有刻度尺)进行测量。(测量和计算结果均保留小数点后两位)（1）如表为 A、B、C、J 各点对应的刻度值，按照正确的读数方法填写 E 点对应的刻度值(单位：cm)。A B C D E F G H I J 13.20 11.38 9.60 7.80 4.40 3.00 1.80 0.80 0.00 （2）已知打点的时间间隔为 0.02 s，根据以上数据，在纸带上打 C 点时小车的速度大小 vC_m/s；（3）对纸带 E、J 两点间小车的运动作出 v-t 图像，根据图像可知小车的速度变化情况为_，并求出它的加速度大小为_m/s2。