2024_2025学年新教材高中物理第二章匀变速直线运动的研究1实验：探究小车速度随时间变化的规律学案新人教版必修1.doc
PAGE
7-
试验：探究小车速度随时间改变的规律
一、试验目的
(1)巩固对打点计时器的运用及利用纸带求瞬时速度。
(2)学会用试验探究小车速度随时间改变的规律，学会用v-t图像处理试验数据。
(3)探究小车在重物牵引下运动速度随时间改变的规律。
二、试验器材
打点计时器、沟通电源、纸带、一端带有滑轮的长木板、小车、细绳、槽码、刻度尺、坐标纸。
三、试验原理与设计
(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这点的瞬时速度。
(2)用v-t图像表示小车的运动状况：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，假如v-t图像是一条倾斜的直线，说明小车的速度是随时间匀称改变的。
四、试验步骤
(1)如图所示，把一端带有滑轮的长木板平放在试验桌上，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)把一根细绳拴在小车上，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，随后马上关闭电源。
(4)换上新纸带，重复试验三次。
在释放小车时须要留意哪些问题？
提示：(1)起先释放小车时，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，马上关闭电源。
五、数据处理与误差分析
1．测量并记录数据：
(1)从几条纸带中选择一条点迹最清晰的。为了便于测量，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(0点)，每5个点(相隔0.1s)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、4、…，测量各计数点到0点的距离x，并记录填入表中。
位置编号
0
1
2
3
4
5
t/s
x/m
v/(m·s－1)
(2)分别计算出相邻的两计数点之间的位移x1、x2、x3、…。
(3)用一段时间内的平均速度代替这段时间中间时刻的瞬时速度，即vn＝eq\f(xn＋xn＋1,2T)。例如，图中计数点4的速度v4＝eq\f(x4＋x5,2T)。并将求得的各计数点1、2、3、4、5的瞬时速度填入表格中。
2．作出v-t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，并依据表格中的数据在坐标系中描点作图。
(2)画一条直线，让这条直线通过尽可能多的点，不在直线上的点匀称分布在直线的两侧，偏差比较大的点忽视不计，如图所示。
(3)视察所得到的直线，分析小车的速度随时间的改变规律。
(4)依据v-t图像求出小车运动的加速度a＝eq\f(Δv,Δt)。
试验中，数据处理时须要留意哪些问题？
提示：(1)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(留意计数点与计时点的区分)，弄清晰所选的时间间隔T等于多少。
(2)不要逐次测量各段距离，应尽可能地一次测量完毕。
(3)在坐标纸上画v-t图像时，留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心。
教材原型试验
角度1试验原理和试验操作
【典例1】(2024·杭州高一检测)在利用如图1所示装置完成“探究小车的速度随时间改变规律”的试验中。
(1)要用到打点计时器，如图2所示为试验室常用的两种计时器，其中甲装置用的电源是__________。
A．沟通220V B．直流220V
C．低压沟通 D．低压直流
(2)试验假如运用的是电磁打点计时器，如图3中，接线正确的是__________(填“甲”或“乙”)。
(3)关于试验操作，以下说法正确的是______(多选)。
A．长木板肯定要水平放置
B．必需调整滑轮高度使连接小车的细线与轨道平行
C．小车在释放前应置于靠近打点计时器处
D．试验中应先释放小车，再接通打点计时器电源
E．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
F．两相邻测量点间的时间间隔必需是0.1s
G．用v-t图线处理数据时，必需用平滑的曲线连接全部的点
(4)某同学利用打点计时器(电源频率为50Hz)记录了被小车拖动的纸带的运动状况，选取一条清晰纸带，并取其中的A、B、C、D、E、F、G七个计数点进行探讨。则打点计时器在打D点时小车的速度vD＝______m/s，小车的加速度a＝________m/s2(计算结果均保留两位有效数字)。
【解析】(1)如图2甲是电火花计时器，运用220V的沟通电源，故选A。
(2)电磁打点计时器运用的是低压沟通电源，分析图3可知，接线正确的是乙。
(3)探究小车的速度随时间改变规