高中物理必修一 第二章　1　实验：探究小车速度随时间变化的规律学案学案

1　实验：探究小车速度随时间变化的规律[学习目标]　1.进一步练习使用打点计时器。2.会测量小车的瞬时速度。3.会用v－t图像处理实验数据，并计算小车的加速度(重点)。一、实验思路1．实验方案：槽码牵引小车在长木板上运动。2．物理量的直接测量位移：用刻度尺测量；时间：由纸带获取。二、实验装置打点计时器(带导线)、________________、纸带、一端带有定滑轮的长木板、小车、细绳、槽码、________________、复写纸、坐标纸。三、进行实验1．在长木板上固定打点计时器，并使滑轮伸出桌面，连接电路。让小车停在________打点计时器的位置，安装好纸带，连接细绳和槽码。2．先________________________，后________________，打点完成后________________，观察纸带的点迹是否清晰。3．增减所挂的槽码(或在小车上放置重物)，更换纸带，再做两次实验。 四、数据分析1．求解并记录各计数点的瞬时速度(1)取该计数点相邻两计数点，算出此段的平均速度，该点的瞬时速度近似等于此段的平均速度(注意估读、单位以及有效数字)。v1＝，v2＝，…T为相邻两个计数点间的时间间隔，若交变电源频率为50Hz，每5个点取一个计数点(中间隔4个点)，则T＝________s。(2)把各计数点的瞬时速度填入表中标有“vⅠ”的一行。同理，计算增减槽码后两次实验的速度分别填入表中标有“vⅡ”和“vⅢ”的两行内。位置编号0123456…时间t/s00.10.20.30.40.50.6vⅠ/(m·s－1)vⅡ/(m·s－1)vⅢ/(m·s－1)测量示例位置0123456时间t/s00.10.20.30.40.50.6v/(m·s－1)0.450.600.740.891.031.192.作出v－t图像(1)在坐标纸上建立坐标系，描出数据点，如图所示；(2)用一条平滑曲线(包括直线)“拟合”这些点，让这条线通过尽可能多的点，不在线上的点均匀分布在线两侧，偏差比较大的点忽略不计。v－t图像的数据点几乎分布在一条直线上。 五、实验结论小车运动的v－t图像是一条倾斜的直线，说明速度随时间均匀增加，它们成“线性关系”，即小车运动的加速度________。六、注意事项1．开始放开小车时，应使小车靠近打点计时器。2．先启动打点计时器，等打点稳定后，再放开小车。3．打点完毕，立即________________。4．选取一条点迹清晰的纸带，舍掉开头点迹密集部分，选取适当的计数点(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。5．不要分段测量各段距离，应尽可能地一次测量完毕(可统一量出各计数点到计时起点的距离)。6．在坐标纸上画v－t图像时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图像大致布满坐标纸。例1　在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，(1)下列给出的器材中，A、E、F、H已选出，还需要________。A．电磁打点计时器B．天平C．低压交变电源D．低压直流电源E．细绳和纸带F．槽码和小车G．秒表　　　H．一端有滑轮的长木板I．刻度尺(2)某同学按照以下步骤进行操作：A．换上纸带重复做三次，选择一条较为理想的纸带；B．将电磁打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，接上电源；C．把小车停在靠近电磁打点计时器的地方，先放开小车，再启动电磁打点计时器；D．断开电源，取下纸带；E．把一条细绳拴在小车前端，绳跨过滑轮挂上槽码，把纸带固定在小车后端并让纸带穿过电磁打点计时器。以上步骤有错误的是________(填步骤前的字母)，应更正为________；步骤合理的顺序是________(填步骤前的字母)。例2　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运动情况，在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点。其相邻两点间的距离如图所示，在每两个相邻的计数点之间还有4个点未画出，打点计时器的工作频率为50Hz。 (1)试根据纸带上各个计数点间的距离，计算出打下B、F两个点时小车的瞬时速度，并将这两个速度值填入下表。(结果均保留3位有效数字)速度vBvCvDvEvF数值(m·s－1)0.4790.5600.640(2)将B、C、E、F各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中(D时刻的已标出)，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线。(3)由所画速度—时间图像求出小车加速度为________m/s2。(结果保留2位有效数字)(4)写出图线与纵轴的交点的物理意义：______________________________________________________________________________________________________________。例3　为研究小车沿斜面向下运动的规律，把纸带的一端固定在小车上，小车拖动纸带运动时，纸带上打出的点如图所示。(1)某同学用以下方法绘制小车的v－t图像。先把纸带每隔0.1s剪断，得到若干短纸条。再把这些纸条由短到长并排贴在一张纸上，使这些纸条下端对齐，作为横轴，标出时间(表示时间轴)。最后将纸条上端中心连起来，于是得到v－t图像。请你按以上办法(用一张薄纸压在图上，复制得到纸带)绘制这个图像。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)这样做有道理吗？说说你的看法__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。