人教版高中物理必修第一册2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律 导学案

»第二章匀变速直线运动的研究实验：探究小车速度随时间变化的规律自主学习•基础知识一、实验目的1.进一步练习使用打点计时器.2.利用e—t图象处理数据，并据此判断物体的运动性质.3・能根据实验数据求加速度.二、实验原理1.利用打点计时器所打纸带的信息，代入计算式6=苔尹即用以〃点为屮心的一小段位移的平均速度代替〃点的瞬时速度.2.用描点法作出小车的e—f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er图象求出小车的加速度.三、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.重难疑点一、实验步骤1.如图2—1—1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.图2-1-11.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.2.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.3.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.二、数据处理1.表格法(1)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…如图2—1—2所 012••••••••••••••••—%5%6图2-1-2(1)依次测出01、02>03>(M…的距离兀1、兀2、兀3、也…，填入表中.位置123456长度无1兀2兀3兀5兀6各段长度0〜21〜32〜43—54〜6时间间隔r/(m-s_1)(3)1、2、3、4…各点的瞬时速度分别为：0=薛、。2=亏尹6=筈尹、5=亏尹….将计算得出的各点的速度填入表中.(4)根据表格屮的数据，分析速度随时间变化的规律.1.图象法(1)在坐标纸上建立直角坐标系，横轴表示吋间，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2-1-3所示.v/(m-s_1) 0〃s图2-1-3(1)观察所得到的直线，分析物体的速度随时间的变化规律.Az?(2)根据所画v-t图象求出小车运动的加速度a=^三、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，从而计算出的瞬吋速度有误差.3.作v-t图象时单位选择不合适或人为作图不准确带来误差.U!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-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个点取一个计数点，即时间间隔为Z=0.02X5s=0.1S.7.在坐标纸上画“一/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人的坐标平面内・ 实验探究一对实验操作的考查卜例K1在探究小车速度随时间变化的规律的实验中，用打点计时器在纸带上打的点记录了小车的运动情况.某同学做此实验吋的步骤如下：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，细绳跨过定滑轮，下面挂上适当的钩码；D.小车停止运动后，直接取下纸带；E.将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔；F.换上新纸带，再重复操作两次，然后从各纸带中选取一条点迹清晰的进行数据处理.其中错误或遗漏的步骤有：(1)；(2)•将以上步骤完善后，其合理的顺序为・【解析】实验过程中应先接通电源，再放开纸带；取纸带前应先断开电源，所以错误的步骤是A、D.该实验步骤中合理的顺序为BECADF.【答案】(1)A中应先接通电源，再放开纸带(2)D中取纸带前应先断开电源BECADF 卜例实验探究二实验据的处理（2015•江苏高一检测）在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，如图2-1-4所示为记录小车运动情况的一条纸带，图中4、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔7=0.1s.)ABCD—•f♦--7.50-27.60»60.30、单位:cmv105.60一图2-1-4(1)计算D、C、B各点的瞬时速度，0d=m/s,Vc=m/s,vB=m/s.图2-1-5（2）在如图2-1-5所示坐标系中作出小车的v~t图象，并根据图象求出a=.【解析】（1）若时间较短，用平均速度可以代替某点的瞬时速 度.D点的瞬时速度如=券=篇cm/s=390cm/s=3.90m/s,C点的瞬时速度％=券=2xo°icm/s=264cm/s=2.64m/s，B点的瞬时速度如=券=二篇cm/s=138cm/s=1.38m/s.(2)由(1)中娄攵据作出小车的v-t图象如图所示，由图线的斜率可求得它的平均加速度Ar1.26m/s2=12.6m/s2.【答案】(1)3.902.641.38(2)图见解析12.6m/s2