课时2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律--高中物理分类专题教案（人教版2019必修第一册）.docx

第二章匀变速直线运动的研究

课时2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律

能对生活中运动物体速度变化快慢的现象进行分析，通过探究推理，获得加速度概念，体会变化率对描述变化过程的意义。

理解加速度的概念，知道加速度的定义式和单位。

能对物体运动性质进行分析和推理，能根据加速度与速度的方向关系确定物体的运动情况。

能运用速度一时间图像分析物体的运动，得出v-t图像斜率的含义，判断和计算加速度的大小和方向。

（一）实验目的

1.练习正确使用打点计时器。

2.利用纸带求匀变速直线运动的平均速度、瞬时速度、加速度（图像法、逐差法）。

3.利用纸带探究小车速度随时间变化的规律，画出小车运动的v－t图像，根据图像求加速度。

（二）实验器材

电火花计时器（或电磁打点计时器）、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、槽码（钩码）、刻度尺、导线、交变电源、复写纸片。?

关于打点计时器要知道以下内容：

作用

计时仪器，每隔0.02s打一次点。可以记录物体运动的时间和位移。

工作条件

电磁打点

计时器

约为8V

交流电源

振针振动，利用复写纸在纸带上留下点迹。阻力来自振针和纸带的摩擦，以及限位孔和纸带间的摩擦，阻力较大

电火花打点

计时器

220V

交流电源

利用电火花和墨粉，在纸带上打出点迹。不需要用复写纸。阻力来自纸带本身的运动，而不是打点时产生的，阻力较小，实验误差小

纸带上点

的意义

表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置；

通过研究纸带上各点之间的间隔，可以判断物体的运动情况

（三）实验步骤

1.把附有定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.把一条细绳拴在小车前端，绳跨过滑轮挂上钩码。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。如图所示。调整滑轮的高度，使细绳与长木板平行。?

3.把小车放在靠近打点计时器处，先接通电源，后放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点。

4.取下纸带，增减所挂钩码数，换上新纸带，再做两次实验。

5.从三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开始点，以后每隔4个点选取一个计数点，（则相邻计数点之间的时间间隔T=0.02s×5=0.1s）确定好计数始点，并标明0、1、2、3、4、…。

6.采集数据：不要分段测量各段的距离，应尽可能地一次测量完毕，可统一量出各计数点到起点的距离d1、d2、d3、…，再计算出相邻的计数点之间的距离x1、x2、x3、…。

位置编号

1

2

3

4

5

6

7

t/s

d/m

x/m

v/（m·s－1）

7.利用一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度求得各计数点1、2、3、4、5的瞬时速度v1、v2、v3、v4、…，填入表格中。

（四）数据分析

1.利用纸带判断物体的运动的方法

若相邻计数点间距离Δx=x2－x1=x3－x2=…=xn－xn－1=0，则做匀速直线运动。

若相邻计数点间的瞬时速度v2－v1=v3－v2=…=vn－vn－1，则说明物体在相等时间内速度的增量相等，由此说明物体在做匀变速直线运动。

若Δx=x2－x1=x3－x2=…=xn－xn－1=常数，则说明物体在做匀变速直线运动，且定值Δx=aT2。?

若Δx≠常数，则变加速直线运动。

2.求解平均速度、瞬时速度、加速度

求平均速度

在纸带上选取C、F两个点，测出两点间的位移Δx和所用时间Δt

则vCF=ΔxΔt

求瞬时速度

当Δt足够小时，平均速度越接近于该点的瞬时速度，如图D点位置的瞬时速度为vD

v－t图像法求加速度

以打某计数点时为计时起点，利用vn＝eq\f(xn＋xn＋1,2T)求出打各点时的瞬时速度，描点得v－t图象。

结论：v－t图像斜率表示小车的加速度，即a=ΔvΔt=v

（五）误差分析

系统误差：可以通过选择合适的装置、改进和完善实验原理来减小系统误差。

①小车与铝板各处的摩擦不均匀、打点计时器与纸带的摩擦不均匀带来误差。

②电源的频率不稳定带来误差，造成相邻两点的时间间隔不完全相等。

偶然误差：可以通过多次测量求平均值来减小偶然误差。

①纸带上计数点间的距离测量存在误差。

②作v－t图像描点、连线时存在误差。

题组一实验器材与操作

1.(经典题)(2023黑龙江哈尔滨月考)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中:

(1)从下列给出的器材中选出实验中所需的，选出的器材有。(填编号)?

A.电磁打点计时器；B.天平；

C.低压交流电源；D.低压直流电源；