人教版2022年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

实验：探究小车速度随时间变化的规律［学习目标］进一步练习使用打点计时器.会利用平均速度求瞬时速度.会利用y—z图象处理实验数据，并据此判断物体的运动性质.4.能根据实验数据求加速度.［学习重点］一、实验原理1・纸带上某点的瞬时速度一般用一小段时间内的平均速度求解.2.用描点法画出小车的y—Z图象，图线的斜率表示加速度,y—Z图象是一条倾斜的直线,说明小车的速度是均匀变化的.二、实验器材打点计时器、交流电源、纸带、一端附有滑伦的长木板、小车、细绳、钩码、刻度尺、坐标纸.三、实验步骤1.如图所示，把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，打点计吋器固定在长木板没有滑轮的一•端，连接好电路.打点I十计时器驚纸帶二钩码2.把一条细绳拴在小车上，使细绳水平跨过滑轮，下面挂上适当的钩码，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的后而.3.把小车停在靠近打点计时器的位置，先接通电源,后释放小午,让小车拖着纸带运动，打点计时器在纸带上打下一行小点，随后立即关闭电源.换上新纸帯，重复操作两次.［学习难点］四、数据处理1.挑选纸带并测量在打出的纸带中选择一条点迹最清晰的.为了便于测虽，舍掉开头一些过于密集的点迹，找一个适当的点当作计吋起点（0点），每5个点（相隔0.1s）取一个计数点进行测量，如图2所示.（相邻两点间还有4个点未画出，电源频率为50Hz）（•••••••••（\012345678、图22.瞬时速度的计算和记录（1）计算方法：时间间隔很短时，叮用某段时间内的平均速度表示这段时间内某一时刻的瞬吋速度,图中计数点4的速度心Xi+Xs2T其中7=0.1s.⑵设计表格并记录相关数据位置01234567时刻t/s00.10.20.30.40.50.60.7 k/(m•s!)1.作出小车运动的y—/图象(1)定标度：处标轴的标度选収要合理，应使图象大致布满处标纸.(2)描点：在坐标纸上描出各个坐标点的位置.(3)连线：用一条平滑的1111线或肓线“拟合”这些点.2.实验结论如果画出的y—z图象是一条倾斜的直线，说明小车做速度均匀变化的直线运动.图象和纵轴的交点表示开始计时时小车的速度——初速度.五、注意事项1.先接通电源，计时器工作稳定后，再放开小车，当小车停止运动时及时断开电源.2.要防止钩码落地以及小车与滑轮相撞，当小车到达滑轮前及吋用手按住它.3.牵引小千的钩码个数耍适当，以免加速度过大而使纸带上的点太少，或者加速度太小而使各段位移无多大差别，从而使谋差增人，加速度的人小以能在50cm长的纸带上清楚地取得六、七个计数点为宜.4.耍区别计时器打出的计时点与人为选取的计数点，一般在纸带上每隔四个计时点取一个计数点，即时间间隔为T=0.02X5s=0.1s.(电源频率为50Hz)5.在坐标纸上画y—Z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处标平面内.［学习过程］任务：一、实验原理及操作例1在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列说法正确的是()A.通过调节，使小车、纸带、细细和定滑轮上边缘在一条直线上B.坐标轴单位长度越小越好C.开始前要先接通电源后松开纸带，打完点要先断开电源后取纸带D.钩码的质量越人越好解析实验中调节滑轮的高度使小车、纸带、细绳和定滑轮上边缘在-•条直线上，可以减小摩擦，所以A正确；耍适当地选取坐标轴的单位长度使图象尽量分布在较人的坐标平面内，B错误；开始前要先接通电源后松开纸带，打完点要先断开电源后取纸带，这样可以使实验更精确，所以C正确；钩码的质量要适中，不要太大也不要太小，D错误.答案AC［总结提升］1.开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器.2.牵引小车的钩码个数要适当，以免加速度过人而使纸带上的点太少，或者加速度太小而使各段位移无多大差别，从而使误差增大，加速度的大小以能在50cm长的纸带上清楚地取得六、七个计数点为宜.3.先接通电源，等打点稳定后，再释放小车.4.打点完毕，立即断开电源.5.选取一条点迹清晰的纸带，舍弃开头点迹密集部分，适当选取计数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清处所选的时间间隔T等于多少.一般在纸带上每隔4个点取一个计数点，即时间间隔为7=0.02X5s=0.1s.二、实验数据处理例2在用电火花计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，图3卬是一次记录 小车运动情况的纸带，图中久B、C、D、F为相邻的计数点，相邻计数点间还冇四个点未画出.(电源频率为50Hz)・C