2024_2025学年新教材高中物理第二章匀变速直线运动的探究第一节实验：探究小车速度随时间变化的规律教案新人教版必修第一册.docVIP

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试验：探究小车速度随时间改变的规律

1．驾驭打点计时器的运用、纸带数据处理和测量瞬时速度的方法。

2．了解如何从试验中获得数据，学会利用v-t图像处理、分析试验数据的方法。

3．知道小车在重物牵引下运动速度随时间改变的规律。

1.试验原理

(1)瞬时速度的计算：可用以该点为eq\o(□,\s\up3(01))中间时刻的一段时间内的eq\o(□,\s\up3(02))平均速度来代替，即eq\o(□,\s\up3(03))vn＝eq\f(xn＋xn＋1,2T)。

(2)作出v-t图像推断小车速度随时间改变的关系：以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，在坐标系中描点作出v-t图像，依据点的分布规律思索小车速度与时间的关系。

2．试验器材

打点计时器、一端附有定滑轮的长铝板、小车、纸带、细绳、槽码、刻度尺、导线、沟通电源。

课堂任务探究过程·获得数据

细致视察下列图片，细致参加“师生互动”。

活动1：本试验要探讨的对象是什么？探讨的目的是什么？

提示：探讨的对象是小车，探讨其速度随时间改变的规律。

活动2：本试验的操作步骤是什么？

提示：(1)依据试验装置图，把一端带有定滑轮的长铝板平放在试验桌上，并使定滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长铝板上没有定滑轮的一端，连接好电路。

(2)铝板上放一个可以左右移动的小车，小车一端连接穿过打点计时器的纸带，另一端连接绕过定滑轮系有槽码的细绳。

(3)把小车停在靠近打点计时器的位置，启动计时器，然后放开小车，让它拖着纸带运动，打点计时器会在纸带上打下一行小点，随后，马上关闭电源。

(4)增减所挂的槽码(或在小车上放置重物)，更换纸带，再做两次试验。

活动3：本试验中有哪些留意事项？

提示：(1)起先放开小车时，应使小车靠近打点计时器。

(2)先启动打点计时器，再放开小车。

(3)取下纸带前，先断开电源。

(4)选取一条点迹最清晰的纸带，舍掉开头一些过于密集的点迹，找一个适当的点作为计时起点。适当选取计数点(留意计数点与计时点的区分)，弄清晰相邻两计数点的时间间隔T是多少。

(5)不要逐次测量各段距离，应一次测量完毕各计数点与计时起点间的距离。

(6)要防止槽码落地，避开小车跟定滑轮相碰，当小车到达定滑轮前刚好用手按住。

(7)牵引小车的槽码个数要适当，以免小车速度过大而使纸带上的点太少，或者速度太小，而使各段位移差别不大，使误差增大。

课堂任务分析数据·得出结论

活动1：分析数据有哪些方法？

提示：分析数据有多种方法，比较常见的有列表法、作图法。

活动2：本试验可以用哪些方法来分析试验数据？可以得出什么结论？

提示：(1)表格法

①从几条纸带中选择一条比较志向的纸带，舍掉起先一些比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个点，作为计时起点(即计数点起点)，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依次测出点0～1、0～2、0～3、0～4、…的距离x1、x2、x3、x4、…。

③1、2、3、4、…各点的瞬时速度分别为：v1＝eq\f(x2,2T)，v2＝eq\f(x3－x1,2T)，v3＝eq\f(x4－x2,2T)，v4＝eq\f(x5－x3,2T)，…。将计算得出的各点的瞬时速度填入表中。

④同理，计算增减槽码后两次试验的速度，分别填入表中标有“v2”和“v3”的两行内。

表小车在几个时刻的瞬时速度

⑤依据表格中的数据，分析速度随时间改变的定量关系。

(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，并依据表格中的数据在坐标系中描点。

②用平滑曲线(包括直线)将这些点连起来，让这条线通过尽可能多的点，使不在线上的点匀称分布在线的两侧，偏差比较大的点忽视不计，留意不行用折线连接，如图所示。

③视察所得到的图线，分析小车的速度随时间改变的定量关系。

活动3：本试验有哪些试验误差？怎样减小这些试验误差？

提示：

课堂任务典例探究·提升实力

例1在“探究小车速度随时间改变的规律”的试验中，某同学运用频率为50Hz的沟通电，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动状况，在纸带上确定出A、B、C、D、E共5个计数点。测得计数点间的距离如图1所示，每两个相邻的计数点之间还有四个点未画出。

(1)试依据纸带上各个计数点间的距离，计算出打下B、C、D三个点时小车的瞬时速度，则vB＝________m/s，vC＝0.264m/s，vD＝0.390m/s(保留三位有效数字)。

(2)在图2所示的坐标系中作出小车的v-t图线。

(3)将图线延长与纵轴相交，此交点纵坐标的物理意义是________________。

(1)如何依据纸带求瞬时速度？

提示：用一小段时间内的平均速度可表示中间时刻的瞬时速度。

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