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

"湖南省隆回县万和实验学校高中物理必修一学案：2-1实验探究小车速度随时间的变化规律"【学习目标】1．会正确使用打点计时器打出的匀变速直线运动的纸带。2．会用描点法作出v-t图象。3．能从v-t图象分析出匀变速直线运动的速度随时间的变化规律。4．培养学生的探索发现精神。【学习重点】1．图象法研究速度随时间变化的规律．2．对运动的速度随时间变化规律的探究【学习难点】1．各点瞬时速度的计算．2．对实验数据的处理、规律的探究．【自主学习】阅读课本34页《实验：探究小车速度随时间变化的规律》一节，思考和讨论下列问题：1、问题一：  用打点计时器测小车的速度所需哪些实验器材、实验步骤？2、问题二： 本实验特别要注意哪些事项？3、问题三：怎样分析和选取纸带上的点？4、问题四：如何计算出所取点的速度？ 5、问题五：如何处理计算出来的数据？6、问题六：如何根据速度-时间图象来求加速度和初速度？【知识梳理】一．实验目的探究小车速度随变化的规律。二．实验原理利用打出的纸带上记录的数据，以寻找小车速度随时间变化的规律。三．实验器材打点计时器、电源、纸带、带滑轮的长木板、小车、、细线、复写纸片、。四．实验步骤1．如课本34页图所示，把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，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．把一条细线拴在小车上，使细线跨过滑轮，下边挂上合适的。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，接通后，放开，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，随后立即关闭电源。换上新纸带，重复实验三次。4．从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开头比较密集的点迹，在后边便于测量的地方找一个点做计40●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●1235x1x2x3x4x5时起点。为了测量方便和减少误差，通常不用每打一次点的时间作为时间的单位，而用每打的时间作为时间的单位，就是T=0.02s×5=0.1s。在选好的计时起点下面表明0，在第点下面表明1，在第点下面表明2,……，点1、2、3……叫做计数点，两个相邻计数点间的距离分别是x1、x2、x3…… 5．利用第一章方法v1==(第一空填公式,第二空填测量和计算结果)得出各计数点的瞬时速度填入下表：位置0123456时间（s）00.10.20.30.40.50.6v(m/s)vt6．以速度v为轴，时间t为轴建立直角坐标系，根据表中的数据，在直角坐标系中描点。7．通过观察思考，找出这些点的分布规律。五．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，计时器工作后，再放开小车，当小车停止运动时及时断开电源。3、要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞，当小车到达滑轮前及时用手按住它。4、牵引小车的钩码个数要适当，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，从而使误差增大。加速度的大小以能在60cm长的纸带上清楚地取得六七个计数点为宜。5．要区别计时器打出的点和人为选取的计数点。一般在纸带上每5个点取一个计数点，间隔为0.1s。【典型例题】例1、在研究小车速度随时间变化规律的实验中，按照实验进行的先后顺序，将下列步骤的代号填在横线上。A.把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面。B.把打点计时器固定在木板没有滑轮的一端，并连好电路。 A.换上新的纸带，再重做两次。B.把长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面。C.使小车停在靠近打点计时器处，接通电源，放开小车，让小车运动。D.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下边吊着合适的钩码。E.断开电源，取出纸带。例2、在探究小车速度随时间变化规律的实验中，得到一条如图2—1—3所示的纸带，按时间顺序取0、1、2、3、4、5、6都为共7个记数点。0到6每相邻两记数点间各有四个打印点未画出，测得相邻计数点的距离依次为S1＝1.40cm，S2＝1.90cm，S3＝2.38cm，S4＝2.88cm，S5＝3.39cm，S6＝3.87cm。(1)在计时器打出点1、2、3、4、5时，小车的速度分别为： V1＝ m/s，V2＝m/s,V3＝m/s，V4＝m/s，V5＝m/s.0.4m/sV0.100.30.20.50.10.20.30.40.5(2)在图2—1—4中作出速度-时间图像，并由图像求出小车的加速度a＝m/s2.图2—1—3【巩固拓展训练】1．在下列给出的器材中，选出“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中所需的器材并填在横线上（填序号）。①打点计时器②天平③低压交流电源④低压直流电源⑤细线和纸带⑥钩码和小车⑦秒表⑧一端有滑轮的长木板⑨刻度尺图2—1—4选出的器材是2．某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”123456 的实验中，算出小车经过各计数点的瞬时速度如表格中所示：计数点序号计数点对应时刻（s）0.10.20.30.40.50.6通过计数点的速度（m/s）44.062.081.0100.0110.0138.0vt请作出小车的v-t图象，并分析运动特点。vv1v20t2t1tBA第3题图3．两做直线运动的质点A、B的v-t图象如图所示，试分析它们的运动情况。4．一个人沿平直的街道匀速步行到邮局去发信，又以原速率步行返回原处，设出发时的方向为正，在下列四个图中近似描述他的运动的是（） Atv0Btv0Ctv0Dtv0第5题图甲t1t0t2乙v5．甲、乙两物体在同一直线上运动，它们的v-t图象如图，可知（）A．在t1时刻，甲和乙的速度相同B．在t1时刻，甲和乙的速度大小相等，方向相反C．在t2时刻，甲和乙的速度方向相同，加速度方向也相同D．在t2时刻，甲和乙的速度相同，加速度也相同6．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图给出了从0点开始，每5个点取一个计数点的纸带，其中0、1、2、3、4、5、6都为计数点。测得：s1=1.40cm，s2=1.90cm，s3=2.38cm，s4=2.88cm，s5=3.39cm，s6=3.87cm。那么：s6s5s4s3s2s10123456（1）在计时器打出点1、2、3、4、5时，小车的速度分别为：v1=cm/s，v2=cm/s，v3=cm/s，v4=cm/s，v5=cm/s。vt（2）在平面直角坐标系中作出速度—时间图象。（3）分析小车运动速度随时间变化的规律。 7、为了计算加速度，最合理的方法是()A.根据任意两计数点的速度用公式a=∆v/∆t算出加速度B．根据实验数据画出v-t图，量出其倾角θ，由公式a＝tanaθ求出加速度C．根据实验数据画出v-t图，由图线上相距较远的两点所对应的速度、时间，用公式a=∆v/∆t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8、汽车沿平直的公路行驶，小明坐在汽车驾驶员旁，注视着速度计，并记下间隔相等的各时刻的速度值，如下表所示．从表中数据得到汽车在各段时间内的运动特点：在o～15s内，汽车的速度在变化，每5s速度增大______km／h；在15～30s内汽车速度不变，速度大小为_______km／h；在35～45s内汽车速度在变化，每5s速度减小_________km／h．