2025人教版高中物理必修一知识点-第二章 1.实验：探究小车速度随时间变化的规律.docx

2025人教版高中物理必修一知识点

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1.实验:探究小车速度随时间变化的规律

必备知识·实验认知

一、实验目的

1.进一步练习使用打点计时器。

2.利用v-t图像处理数据,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、实验器材

打点计时器、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、槽码、刻度尺、导线、交流电源。

三、实验原理与设计

1.利用打点计时器所打纸带的信息,代入计算式vn=xn+xn+12

2.用描点法作出小车的v-t图像,根据图像的形状判断小车的运动性质,若所得图像为一条倾斜直线则表明小车做匀变速直线运动。

3.利用v-t图像求出小车的加速度。

关键能力·实验探究

一、实验步骤

1.如图所示,把一端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。

2.把一条细绳拴在小车上,使细绳跨过滑轮,下边挂上槽码,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。

3.把小车停在靠近打点计时器处,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系列小点。

4.换上新的纸带,重复实验两次。

5.增减所挂槽码,按以上步骤再做两次实验。

6.实验完毕,整理器材。

[交流讨论]

释放小车时,小车与打点计时器的相对位置是靠近一些,还是远离一些?

提示:靠近一些。

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…如图所示。

(2)依次测出01、02、03、04…的距离x1、x2、x3、x4…填入表中。

位置

1

2

3

4

5

6

长度

x1

x2

x3

x4

x5

x6

各段长度

0~2

1~3

2~4

3~5

4~6

5~7

时间间隔

v/(m·s-1)

(3)1、2、3、4…各点的瞬时速度分别为:v1=x22T、v2=x3?x12T、v3

(4)根据表格中的数据,分析速度随时间变化的规律。

2.图像法:

(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,如图所示。

(3)观察所得到的直线,分析小车的速度随时间的变化规律。

(4)根据所画v-t图像求出小车运动的加速度a=Δv

三、误差分析

1.木板的粗糙程度不同,摩擦不均匀。

2.两点间距的测量有误差,造成计算出的瞬时速度有误差。

3.作v-t图像时单位选择不合适或人为作图不准确带来误差。

[交流讨论]

实验中,数据处理时需要注意哪些问题?

提示:(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)选取一条点迹清晰的纸带,适当舍弃点迹密集的部分,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。

(5)要防止槽码落地,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t=0.1s。

(7)在坐标纸上画v-t图像时,注意坐标轴单位长度的选取,应使图像尽量分布在较大的坐标平面内。

创新典例·深研剖析

类型一教材原型实验

角度1实验原理和实验操作

【典例1】在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中,实验装置如图所示:

(1)除打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、一端附有滑轮的长木板、细绳、钩码、导线及开关外,在下面的仪器和器材中,必须使用的有__A、C__;(填选项代号)?

A.电压合适的交流电源B.电压可调的直流电源

C.刻度尺 D.秒表 E.天平

(2)实验过程中,下列做法正确的是__B、D__(填选项代号)。?

A.先释放小车,再接通电源

B.先接通电源,再释放小车

C.将接好纸带的小车停在靠近长木板滑轮处

D.将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处

【解析】(1)使用打点计时器是需要用电压合适的交流电源;处理纸带时需要用刻度尺,而天平与秒表均不需要。故选A、C。

(2)实验过程中,要先接通电源,再使纸带运动,故A错误,B正确;为充分利用纸带,则应该将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处,故C错误,D正确。

答案:(1)A、C(2)B、D

角度2实验数据处理

【典例2】(2024·广安高一检测)在“用电磁打点计时器测速度”的实验中,已知交流电源的频率为50Hz。

(1)下列说法正确的是__B__。?

A.拖动纸带的同时,闭合电源开关

B.先闭合电源开关,打点计