第一节实验探究小车速度随时间变化的规律

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第二章匀变速直线第一节实验：探究小车的速度随时间变化的规律

T
2
v1

3
x2 v3

x1
v2

x3
T v 2 v1
T
T v 3 v1
2T
T v3 v 0
3T
......
例1：在“研究匀变速直线运动”的实验中，
打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz，记录小车运动的纸带如图所示，在纸带上依次选择6个实际点A、B、C、D、E、F，各相
每5个打印点取作一个计数点作为计数点，分别标明0，1，2，3，4。量得 x1=30.0mm，x2=36.0mm，x3=42.0mm， x4=48.0mm，则小车通过点2时的速度为 ______m/s,小车的加速度为______m/s2。 0.6 0.39
数据处理
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
邻两点间的距离依次是2.0cm、3.0cm、 4.0cm、5.0cm、6.0cm。
求出小车在B点的速度为vB＝____m/s,
1.25 vE＝____m/s，加速度为_______ m/s2 2.75 25.0
例2:在“探究小车加速度随时间变化的关系”实
验中，所用交流电的频率为50Hz。某次实验中得到的一条纸带如图所示，从比较清晰的点起，
3、接通打点计时器电源和让纸带开
始运动，这两个操作之间的时间顺序关系是_______ C
A．让纸带运动的同时接通电源 B．先让纸带运动，再接通电源
C．先接通电源，后让纸带运动
D．先让纸带运动或先接通电源都可
以
复习1：怎样利用打点计时器测平均速度？
∆X
D E
∆t=0.1s
G
1、测量：位移Δ x 时间Δ t 2、计算： v

第1节实验：探究小车速度随时间变化的规律

[对点训练] 2．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，利用打点计时器
打出了如图所示的一条纸带，其中 1、2、3、4、5、6、7 均为记数点，且相邻的两个计数点之间都还有 4 个点没有画出来，已知电源的频率为 50 Hz。现测得： x1＝1.40 cm，x2＝1.90 cm，x3＝2.40 cm， x4＝2.90 cm，x5＝3.40 cm，x6＝3.90 cm。
(1)由纸带提供的数据求出打下点 C、E 时小车的速度，填入下表：
计数点序号
B
C
D
E
对应的时刻 t/s 0 0.1 0.2 0.3
小车的速度
0.25
0.45
v/(m·s－1)
(2)根据表中的数据，在下图中作出小车运动的 v-t 图像： (3)根据作出的 v-t 图线可得小车运动的加速度为________ m/s2。
[微点拨] 数据处理的规范要求
(1)处理纸带时，一定要分清计时点和计数点，搞清计数点之间的时间间隔 T。
(2)明确坐标轴的意义并选取合适标度，既要把数据标注在坐标系中，又要匀称直观，合理分布，大小适中。
(3)如果坐标系中的数据点大致落在一条直线上，作图线时应使尽可能多的点落在直线上，不在直线上的点应均匀分布在直线两侧；如果图线是曲线，要用平滑的曲线连接各点。
[解析] (1)vC＝ v BD＝B2Dt ＝AD－2t AB＝0.35 m/s； vE＝ v DF＝D2TF＝AF2－TAD＝0.55 m/s。 (2)画出的 v-t 图像应为一条倾斜的直线，如图所示。
(3)由图像的斜率可求得加速度 a＝ΔΔvt ＝1.0 m/s2。 [答案] (1)0.35 0.55 (2)见解析图 (3)1.0
50 Hz 的低压交流电源上，某同学在打出的纸带上每 5 个点取一个计数点，共取了 A、B、C、D、E、F 六个计数点，如图甲所示。从每一个计数点处将纸带剪开分成五段(分别为 a、b、c、d、e 段)，将这五段纸带由短到长紧靠，但不重叠地粘在 xOy 坐标系中，如图乙所示，由此可以得到一条表示 v-t 关系的图线。

第1章实验一探究小车速度随时间变化的规律 2023年高考物理一轮复习(新高考新教材)

实验一探究小车速度随时间变化的规律目标要求 1.会正确使用打点计时器，学会利用纸带上的点迹求物体的速度和加速度.2.掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法．实验技能储备一、打点计时器1．作用：计时仪器，当所用交变电源的频率f ＝50 Hz 时，每隔0.02 s 打一次点． 2．结构(1)电磁打点计时器(如图)(2)电火花计时器(如图)3．工作条件：⎩⎪⎨⎪⎧电磁打点计时器：8 V 交变电源电火花计时器：220 V 交变电源二、实验：探究小车速度随时间变化的规律 1．实验器材电火花计时器(或电磁打点计时器)、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、槽码、刻度尺、导线、交变电源． 2．实验过程(1)按照实验装置，把打点计时器固定在长木板无滑轮的一端，接好电源；(2)把一细绳系在小车上，细绳绕过滑轮，下端挂合适的槽码，纸带穿过打点计时器，固定在小车后面；(3)把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，后放开小车；(4)小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带；(5)更换纸带重复实验三次，选择一条比较理想的纸带进行测量、分析． 3．数据处理(1)求物体的速度与加速度①利用平均速度求瞬时速度：v n ＝x n ＋x n ＋12T ＝d n ＋1－d n －12T .②利用逐差法求解平均加速度a 1＝x 4－x 13T 2，a 2＝x 5－x 23T 2，a 3＝x 6－x 33T 2⇒a ＝a 1＋a 2＋a 33＝(x 4＋x 5＋x 6)－(x 1＋x 2＋x 3)9T 2. ③利用速度—时间图像求加速度a ．作出速度—时间图像，通过图像的斜率求解物体的加速度；b ．剪下相邻计数点的纸带紧排在一起求解加速度． (2)依据纸带判断物体是否做匀变速直线运动 ①x 1、x 2、x 3…x n 是相邻两计数点间的距离．②Δx 是两个连续相等的时间内的位移差：Δx 1＝x 2－x 1，Δx 2＝x 3－x 2，…. ③若Δx 等于恒量(aT 2)，则说明小车做匀变速直线运动．④Δx ＝aT 2，只要小车做匀变速直线运动，它在任意两个连续相等的时间间隔内的位移之差就一定相等． 4．注意事项(1)平行：纸带、细绳要与长木板平行．(2)两先两后：实验中应先接通电源，后让小车运动；实验完毕应先断开电源，后取下纸带． (3)防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止槽码落地及小车与滑轮相撞． (4)减小误差：小车的加速度应适当大些，可以减小长度测量的相对误差，加速度大小以能在约50 cm 的纸带上清楚地取出6～7个计数点为宜． (5)小车从靠近打点计时器位置释放． 5．误差分析(1)纸带运动时摩擦力不均匀，打点不稳定引起误差． (2)计数点间距测量有偶然误差． (3)作图有误差．考点一教材原型实验例1 (2019·全国卷Ⅰ·22)某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行探究．物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图所示．已知打点计时器所用交流电的频率为50 Hz ，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出．在A 、B 、C 、D 、E 五个点中，打点计时器最先打出的是_____点．在打出C 点时物块的速度大小为_____ m/s(保留3位有效数字)；物块下滑的加速度大小为________ m/s 2(保留2位有效数字)．答案 A 0.233 0.75解析根据题述，物块加速下滑，在A 、B 、C 、D 、E 五个点中，打点计时器最先打出的是A 点．根据刻度尺读数规则可读出，B 点对应的刻度为1.20 cm ，C 点对应的刻度为3.15 cm ，D 点对应的刻度为5.85 cm ，E 点对应的刻度为9.30 cm ，AB ＝1.20 cm ，BC ＝1.95 cm ，CD ＝ 2.70 cm ，DE ＝3.45 cm.两个相邻计数点之间的时间间隔T ＝5×150 s ＝0.10 s ，根据做匀变速直线运动的质点在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度可得，打出C 点时物块的速度大小为v C ＝BC ＋CD 2T ≈0.233 m/s.由逐差法可得a ＝CD ＋DE －(AB ＋BC )4T 2，解得a ＝0.75 m/s 2.例2 (2018·北京卷·21改编)用图甲所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律．主要实验步骤如下：a ．安装好实验器材，接通电源后，让拖着纸带的小车沿长木板运动，重复几次．b ．选出一条点迹清晰的纸带，找一个合适的点当作计时起点O (t ＝0)，然后每隔相同的时间间隔T 选取一个计数点，如图乙中A 、B 、C 、D 、E 、F ……所示．c ．通过测量、计算可以得到在打A 、B 、C 、D 、E ……点时小车的速度，分别记作v 1、v 2、v 3、v 4、v 5……d ．以速度v 为纵轴、时间t 为横轴建立直角坐标系，在坐标纸上描点，如图丙所示．结合上述实验步骤，请你完成下列任务：(1)在下列仪器和器材中，还需要使用的有________和________(填选项前的字母)． A ．电压合适的50 Hz 交变电源 B ．电压可调的直流电源 C ．刻度尺 D ．秒表 E ．天平(含砝码)(2)在图中已标出计数点A 、B 、D 、E 对应的坐标点，请在该图中标出计数点C 对应的坐标点，并画出v －t 图像．(3)观察v －t 图像，可以判断小车做匀变速直线运动，其依据是________________．v －t 图像斜率的物理意义是__________________．(4)描绘v －t 图像前，还不知道小车是否做匀变速直线运动．用平均速度ΔxΔt 表示各计数点的瞬时速度，从理论上讲，对Δt 的要求是________(选填“越小越好”或“与大小无关”)；从实验的角度看，选取的Δx 大小与速度测量的误差________(选填“有关”或“无关”)．答案 (1)A C (2)如图所示(3)小车的速度随时间均匀变化加速度 (4)越小越好有关解析 (1)打点计时器使用的是交变电源，故选A ，不选B ；相邻打点间的时间是已知的，故不选D ；计数点间的距离需要用刻度尺测量，故选C ；由于不需要知道小车和重物的质量，故不需要天平(含砝码)，故不选E.(2)连线时要让尽量多的点在一条直线上，其他点均匀地分布在直线两侧．(3)可以依据v －t 图像是倾斜的直线(斜率一定)，即小车的速度随时间均匀变化，判断出小车做匀变速直线运动；v －t 图像的斜率表示加速度．(4)严格地讲，Δx Δt 表示的是Δt 内的平均速度，只有当Δt 趋近于0时，ΔxΔt 才表示瞬时速度，因此若用ΔxΔt 表示各计数点的瞬时速度，对Δt 的要求是越小越好；从实验的角度看，选取的Δx越小，用ΔxΔt 计算得到的平均速度越接近计数点的瞬时速度，但Δx 过小，测量误差增大，因此选取的Δx 大小与速度测量的误差有关．考点二探索创新实验对本实验的改进创新的方法1．实验器材的改进及速度的测量方法(如图)2．获得加速度方法的改进靠重物的拉力获得加速度―→长木板倾斜靠重力获得加速度，如图甲、乙所示．3．用频闪照相的方法、滴水法或光电计时器代替打点计时器．通过以上装置的改进能最大限度地减少因长木板和打点计时器的限位孔的阻力而导致的小车加速度不恒定，使小车尽可能做匀加速直线运动，以提高实验的精确度．例3 (2020·海南卷·14(2))某同学用如图(a)所示的装置测量重力加速度．实验器材：有机玻璃条(白色是透光部分，黑色是宽度均为d ＝1.00 cm 的挡光片)，铁架台，数字计时器(含光电门)，刻度尺．主要实验过程如下：(1)将光电门安装在铁架台上，下方放置承接玻璃条下落的缓冲物；(2)用刻度尺测量两挡光片间的距离，刻度尺的示数如图(b)所示，读出两挡光片间的距离L ＝________ cm ；(3)手提玻璃条上端使它静止在________方向上，让光电门的光束从玻璃条下端的透光部分通过；(4)让玻璃条自由下落，测得两次挡光的时间分别为t 1＝10.003 ms 和t 2＝5.000 ms ； (5)根据以上测量的数据计算出重力加速度g ＝________ m/s 2(结果保留三位有效数字)．答案 (2)15.40 (3)竖直 (5)9.74 解析 (2)两挡光片间的距离 L ＝15.40 cm －0 cm ＝15.40 cm(3)手提玻璃条上端使它静止在竖直方向上，让光电门的光束从玻璃条下端的透光部分通过． (5)玻璃条下部挡光条通过光电门时玻璃条的速度为 v 1＝dt 1＝1.00×10－210.003×10－3m/s ≈1 m/s玻璃条上部挡光条通过光电门时玻璃条的速度为v 2＝d t 2＝1.00×10－25.000×10－3m/s ＝2 m/s根据速度位移公式有v 22－v 12＝2gL 代入数据解得加速度g ＝v 22－v 122L≈9.74 m/s 2.例4 (2017·全国卷Ⅱ·22)某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系．使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器．实验步骤如下：①如图(a)，将光电门固定在斜面下端附近，将一挡光片安装在滑块上，记下挡光片前端相对于斜面的位置，令滑块从斜面上方由静止开始下滑；②当滑块上的挡光片经过光电门时，用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间Δt ； ③用Δs 表示挡光片沿运动方向的长度[如图(b)所示]，v 表示滑块在挡光片遮住光线的Δt 时间内的平均速度大小，求出v ；④将另一挡光片换到滑块上，使滑块上的挡光片前端与①中的位置相同，令滑块由静止开始下滑，重复步骤②、③； ⑤多次重复步骤④；⑥利用实验中得到的数据作出v －Δt 图，如图(c)所示．完成下列填空：(1)用a 表示滑块下滑的加速度大小，用v A 表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小，则v 与v A 、a 和Δt 的关系式为 v ＝________.(2)由图(c)可求得v A ＝______ cm/s ，a ＝______ cm/s 2.(结果保留3位有效数字) 答案 (1)v A ＋12a Δt (2)52.1 16.6(16.4～16.8均可)解析 (1)设挡光片末端到达光电门的速度为v ，则由速度时间关系可知：v ＝v A ＋a Δt ，且v ＝v A ＋v2联立解得：v ＝v A ＋12a Δt ；(2)由题图(c)可读出v A ≈52.1 cm/s ，图线的斜率k ＝12a ＝53.6－52.4(180－35)×10－3 cm/s 2≈8.28 cm/s 2，即a ≈16.6 cm/s 2.例5 某实验小组用频闪照相方法来研究物块的变速运动．在一小物块沿斜面向下运动的过程中，用频闪相机拍摄的不同时刻物块的位置如图所示，拍摄时频闪频率是10 Hz ；通过斜面上固定的刻度尺(最小分度为1 mm)读取的5个连续影像的读数依次为x O 、x A 、x B 、x C 、x D .x O x A x B x C x D 5.1 cm15.86 cm30.91 cm50.25 cm73.90 cm根据表中数据，完成下列填空：(1)以上哪个数据不符合刻度尺读数要求________(选填x O 、x A ……)； (2)物块到达B 点时的速度v B 为________ m/s(保留3位有效数字)；(3)请充分利用数据计算出物块的加速度a 为________ m/s 2(保留3位有效数字)．答案 (1)x O (2)1.72 (3)4.30解析 (1)由于刻度尺的最小分度为0.1 cm ，读数需要估读，则x O 不符合刻度尺读数要求． (2)由于B 点是A 、C 两点的中间时刻，所以v B ＝x C －x A 2T ＝(50.25－15.86)×10－22×0.1 m/s ≈1.72 m/s(3)由逐差法得物块的加速度大小为a ＝x BD －x OB 4T 2＝73.90－30.91－(30.91－5.10)4×0.12×10－2 m/s 2≈ 4.30 m/s 2.课时精练1．用电火花计时器研究匀变速直线运动的实验中，某同学打出了如图所示的一条纸带．(1)电火花计时器使用的是________ V 的________(填“直流”或“交变”)电源；计时器打点的时间间隔为0.02 s ，每隔4个点取1个计数点，依次得到了O 、A 、B 、C 、D 几个计数点． (2)小车由静止开始运动，则纸带的________(填“左”或“右”)端与小车相连；(3)用刻度尺量得OA ＝1.20 cm ，OB ＝2.80 cm ，OC ＝5.80 cm ，OD ＝7.20 cm ，打B 点时纸带的速度大小为________ m/s ，纸带运动的加速度大小为________ m/s 2；(4)如果当时电网中交变电流的频率变大，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值比实际值________(填“偏大”或“偏小”)；(5)关于打点计时器的使用，下列说法正确的是________． A ．电磁打点计时器使用的是8 V 的直流电源B ．在测量物体速度时，先接通打点计时器的电源，后让物体运动C ．使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越小D ．电源的电压越高，打点的时间间隔就越小答案 (1)220 交变 (2)左 (3)0.23 0.40 (4)偏小 (5)BC 解析 (1)电火花计时器使用220 V 的交变电源；(2)小车从静止开始做加速运动，相邻计数点间距变大，可知，小车与纸带的左端相连； (3)打B 点时纸带的速度v B ＝OC －OA 2T ＝5.80－1.202×0.1×10－2 m/s ＝0.23 m/s由逐差法得加速度大小为a ＝BD －OB 4T 2＝(7.20－2.80)－2.804×0.12×10－2 m/s 2＝0.40 m/s 2 (4)如果在实验中，交流电的频率变大，那么实际打点周期变小，根据运动学公式Δx ＝aT 2得，测量的加速度值与真实的加速度值相比是偏小；(5)电磁打点计时器使用的是8 V 的交变电源，故A 错误；为了充分利用纸带，在测量物体速度时，先接通打点计时器的电源，后让物体运动，故B 正确；由T ＝1f 可知，使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越小，故C 正确；打点的时间间隔与电压无关，故D 错误． 2．(2022·浙江省高三模拟)某同学利用图甲所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律．物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上(未到达滑轮处)．从纸带上选取便于测量的部分，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图乙所示．(1)实验中除了打点计时器外，下列还需要用到的测量器材是________． A ．游标卡尺 B ．秒表 C ．毫米刻度尺D ．托盘天平(2)通过分析纸带上的数据，可判断物块开始减速的时刻位于________． A ．计数点5和6之间某时刻 B ．计数点6和7之间某时刻 C ．计数点7和8之间某时刻(3)若打点计时器所接电源的频率为50 Hz ，计数点5对应的速度大小为________ m/s ，计数点6对应的速度大小为________ m/s.(均保留三位有效数字) 答案 (1)C (2)B (3)1.00 1.20解析 (1)本实验需要根据纸带上的数据计算物块的速度，故需要用到刻度尺测量点距，C 正确．(2)从题图乙可以看出，物块从计数点1开始加速，相邻相等的时间间隔的位移差大约为2 cm ，而第6个到第7个计数点间的距离与第5个到第6个计数点间的距离相比增加了1.27 cm ，故开始减速的时刻位于计数点6和7之间某时刻，B 正确． (3)相邻计数点的时间间隔T ＝0.1 s ，则计数点5对应的速度v 5＝x 462T ＝(9.00＋11.01)×10－22×0.1m/s ≈1.00 m/s由逐差法可得匀加速阶段的加速度大小为 a ＝x 46－x 244T 2＝(9.00＋11.01－5.01－7.01)×10－24×0.12 m/s 2 ≈2.00 m/s 2因而v6＝v5＋aT＝1.20 m/s.3.(2020·江苏卷·11)疫情期间“停课不停学”，小明同学在家自主开展实验探究．用手机拍摄物体自由下落的视频，得到分帧图片，利用图片中小球的位置来测量当地的重力加速度，实验装置如图甲所示．(1)家中有乒乓球、小塑料球和小钢球，其中最适合用作实验中下落物体的是________．(2)下列主要操作步骤的正确顺序是________．(填写各步骤前的序号)①把刻度尺竖直固定在墙上②捏住小球，从刻度尺旁静止释放③手机固定在三角架上，调整好手机镜头的位置④打开手机摄像功能，开始摄像(3)停止摄像，从视频中截取三帧图片，图片中的小球和刻度如图乙所示．已知所截取的图片相邻两帧之间的时间间隔为16s，刻度尺的分度值是1 mm，由此测得重力加速度为_____ m/s2.(4)在某次实验中，小明释放小球时手稍有晃动，视频显示小球下落时偏离了竖直方向．从该视频中截取图片，________(选填“仍能”或“不能”)用(3)问中的方法测出重力加速度．答案(1)小钢球(2)①③④②(3)9.6(9.5～9.7均可)(4)仍能解析(2)安装好器材后，先打开手机摄像功能，再由静止释放小球．这类似于使用打点计时器时先接通电源，再释放纸带，故顺序是①③④②.(3)由题图乙读得x1＝2.50 cm，x2＝26.50 cm，x3＝77.20 cm，由(x3－x2)－(x2－x1)＝gT2，T＝16s，解得g≈9.6 m/s2.(4)释放时手抖动，导致小球的运动偏离了竖直方向，但在小球下落过程中，小球竖直分运动仍然是加速度为重力加速度g的运动，故仍能用(3)问中的方法测出重力加速度．4．如图甲，用电磁打点计时器测定物体做自由下落运动时的加速度，实验打出一条较长纸带，一同学在该纸带上截取了不同位置的(a)(b)(c)(d)四段进行测量处理，每段纸带上有三个计时点，按顺序依次编号为0～11，测量结果如图乙所示．所用电源频率为50 Hz.(1)5、6两点之间撕掉了________个计时点；(2)通过对四段纸带的计算分析，下述判断比较接近事实的是________．A．物体开始下落时的加速度最接近重力加速度B．当地的重力加速度约为9.56 m/s2C．随物体速度的增大当地重力加速度减小D．实验中物体所受阻力不可忽略答案(1)1(2)AD解析(1)由Δx＝x m－x n＝(m－n)aT2可估算(m－n)＝ΔxaT2＝(3.70－2.54)×10－29.8×0.022≈3即5、7计时点之间有3个T时间段，两个计时点(包括6点)，如图所示，故5、6之间有1个计时点．(2)设四段对应加速度分别为g1、g2、g3、g4，则由Δx＝gT2得g1＝g2＝9.75 m/s2、g3＝9.5 m/s2、g4＝9.25 m/s2.由此可见，开始下落时物体的加速度最接近重力加速度，A正确；随物体速度增大，加速度明显减小，说明所受阻力明显增大，因此当地重力加速度应大于且更接近9.75 m/s 2，B 错误；当地重力加速度是不变的，C 错误；由于加速度减小明显，阻力不可忽略，D 正确．5.某物理小组利用图甲所示的装置测当地的重力加速度g ，在铁架台上安装两个光电门，光电门1固定，光电门2可上下移动．将电磁铁通电，小铁球静止在电磁铁下端，调整两光电门的位置，让电磁铁断电后，小球沿竖直线通过两个光电门，光电计时器能记录小铁球从光电门1运动至光电门2的时间t .(1)用游标卡尺测量小铁球的直径，测量结果如图乙所示，则小铁球的直径D ＝________ cm ；(2)使小铁球由静止下落，用铁架台上的固定刻度尺测出两个光电门之间的距离h ，及对应的运动时间t .保证光电门1的位置不变，多次改变光电门2的高度，并测出多组h 和t ，以h t为纵坐标，以t 为横坐标，作出h t－t 的关系图线如图丙，不考虑小铁球直径对实验的影响，则纵截距的含义是________________________；当地重力加速度的测量值g ＝________ m/s 2(结果保留两位有效数字)．(3)如果考虑空气阻力对实验的影响，则重力加速度的测量值与真实值相比________(填“偏小”“相等”或“偏大”)．答案 (1)1.000 (2)小铁球经过光电门1时的速度 9.7 (3)偏小解析 (1)游标卡尺的精确度为0.05 mm ；游标卡尺的主尺读数为10 mm ，游标尺读数为0.05×0 mm ＝0.00 mm ，则小铁球的直径D ＝10 mm ＋0.00 mm＝10.00 mm ＝1.000 cm ；(2)设小铁球经过光电门1的速度为v 1，根据位移－时间公式则有h ＝v 1t ＋12gt 2，变形得h t ＝v 1＋12gt 由此可知纵截距的含义是小铁球经过光电门1时的速度，斜率为k ＝12g 结合图像可得g ＝2k ＝2×2.76－2.030.15m/s 2 ≈9.7 m/s 2(3)如果考虑空气阻力对实验的影响，实际小铁球下落的加速度变小，则测得的重力加速度偏小．。

实验探究小车速度随时间变化的规律

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本实验中，关于计数点间时间间隔的下列说法中正确的有( )A A．每隔四个点取一个计数点，则计数点问的时间间隔为0.10秒； B．每隔四个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔是0.08秒： C．每隔五个点取一个计数点，则计数点问的时间间隔为0.08秒； D．每隔五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.10秒： E．每五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.08秒。
电池组停表天平
电源、导线；刻度尺
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题型三，实验数据分析及实验结论
用打点计时器测小车的运动速度,下列说法中正确的是（ BCD ） A.必须选择点迹清晰的纸带,而且应以打点计时器打的第一个点作为第一计数点 B.要舍去开头比较密集的点, 选后面较清晰的某点作为第一个计数点 C.可以每隔任意相同数量的点选取一个计数点 D.在数据处理时,从器材上直接读取的原始数据一定要有表格记录
(2)把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上台适的钩码，把纸带穿过打点计时器并把它的一端固定在小车的后面。实验装置见图。
(3)把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开小车，让小车运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点。换上新纸带，重复实验三次。
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4
（4）从三条纸带中选择一条比较理想的使用，舍掉开头的比较密集的点子，在后边便于测量的地方找一个开始点，为了测量方便和减小误差,我们把每打五次点的时间作为时间的单位，也就是T=0.02×5=0.1s，在选好的开始点下面标明0，在第六点下面标明1，在第十一点下面标明2，在第十六点下面标明3……标明的点O，1，2，3……叫做记数点，两个相邻记数点间的距离分别是X1，X2，X3

1 实验一探究小车速度随时间变化的规律

实验一探究小车速度随时间变化的规律一、实验目的1．练习正确使用打点计时器，学会利用打上点的纸带研究物体的运动情况．2．掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法(Δx ＝aT 2)．3．测定匀变速直线运动的瞬时速度和加速度．二、实验原理1．打点计时器(1)作用：计时仪器，当所用交流电源的频率f ＝50 Hz 时，每隔0.02 s 打一次点．(2)工作条件⎩⎪⎨⎪⎧电磁打点计时器：6 V 以下交流电源电火花计时器：220 V 交流电源 2．处理纸带数据时区分计时点和计数点计时点是指打点计时器在纸带上打下的点．计数点是指测量和计算时在纸带上所选取的点，要注意“每5个点取一个计数点”与“每隔4个点取一个计数点”取点方法是一样的．3．判断物体的运动是否为匀变速直线运动的方法(1)沿直线运动的物体在连续相等时间T 内的位移分别为x 1、x 2、x 3、x 4、…，若Δx ＝x 2－x 1＝x 3－x 2＝x 4－x 3＝…，则说明物体在做匀变速直线运动，且Δx ＝aT 2.(2)利用“平均速度法”确定多个点的瞬时速度，作出物体运动的v －t 图象．若v －t 图线是一条倾斜的直线，则说明物体的速度随时间均匀变化，即做匀变速直线运动．4．利用纸带数据求解物体的速度、加速度的方法(1)“平均速度法”求物体在某点的瞬时速度，即v n ＝x n ＋x n ＋12T，如图所示．(2)“逐差法”求物体的加速度，如图所示：即a 1＝x 4－x 13T 2，a 2＝x 5－x 23T 2，a 3＝x 6－x 33T 2，然后求平均值，即a ＝a 1＋a 2＋a 33＝（x 4＋x 5＋x 6）－（x 1＋x 2＋x 3）9T 2，这样使所测数据全部得到利用，准确度较高．这个表达式也可以根据下列思路得到：把(x 1＋x 2＋x 3)和(x 4＋x 5＋x 6)分别看做x Ⅰ、x Ⅱ，利用x Ⅱ－x Ⅰ＝at 2，其中t ＝3T .同理可得(x 3＋x 4)－(x 1＋x 2)＝4aT 2.三、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、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸片．四、实验步骤1．仪器安装(1)把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，细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面．实验装置如图，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行．2．测量与记录(1)把小车停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，换上新纸带，重复三次．(2)从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开头一些比较密集的点，从后边便于测量的点开始确定计数点，为了计算方便和减小误差，通常用连续打点五次的时间作为时间单位，即T＝0.1 s．正确使用毫米刻度尺测量每相邻两计数点间的距离，并填入设计的表格中．(3)利用某一段时间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的瞬时速度．(4)增减所挂钩码数，再重复实验两次．五、数据处理1．由实验数据得出v－t图象(1)根据表格中的v、t数据，在平面直角坐标系中仔细描点，如图可以看到，对于每次实验，描出几个点都大致落在一条直线上．(2)做一条直线，使同一次实验得到的各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的点，应均匀分布在直线的两侧，这条直线就是本次实验的v－t图象，它是一条倾斜的直线．2．由实验得出的v－t图象进一步得出小车运动的速度随时间变化的规律有两条途径进行分析：(1)直接分析图象的特点得出，小车运动的v－t图象是一条倾斜的直线，如图所示，当时间增加相同的值Δt，速度也会增加相同的值Δv，由此得出结论：小车的速度随时间均匀变化．(2)通过函数关系进一步得到，既然小车的v－t图象是一条倾斜的直线，那么v随t变化的函数关系式为v＝kt＋b，所以小车的速度随时间均匀变化．六、注意事项1．纸带和细绳要和木板平行，小车运动要平稳．2．实验中应先接通电源，后让小车运动；实验后应先断开电源，后取纸带．3．要防止钩码落地和小车与滑轮相撞．4．小车的加速度适当大些可以减小长度的测量误差，加速度大小以能在约50 cm的纸带上清楚地打出6～7个计数点为宜．七、误差分析1．根据纸带测量的位移有误差．2．电源频率不稳定，造成相邻两点的时间间隔不完全相等．3．纸带运动时打点不稳定引起测量误差．4．用作图法，做出的v－t图象并不是一条直线．5．木板的粗糙程度并非完全相同，这样测量得到的加速度只能是所测量段的平均加速度．对实验原理和操作的考查【典题例析】(2016·10月浙江选考)在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中(1)下列说法中不正确或不必要的是________(填字母)．A．长木板的一端必须垫高，使小车在不挂钩码时能在木板上做匀速运动B．连接钩码和小车的细线应与长木板保持平行C．小车应靠近打点计时器，先接通电源，后释放小车D．选择计数点时，必须从纸带上第一个点开始(2)图1是实验中打下的一段纸带，算出计数点2的速度大小为________ m/s，并在图2中标出，其余计数点1、3、4、5对应的小车瞬时速度大小在图2中已标出．(3)作图并求得小车的加速度大小为________ m/s2.[解析] (1)探究小车的速度随时间的变化，并没有要求小车需要在光滑水平面上运动，即轨道是否光滑不是必要的，即A 项是不必要的．在处理纸带时，由于第一点并不确定，因此常常将前面的点去掉，从清晰可辨的点取点后处理实验数据，所以D 项不是必要的．连接小车的细线需要与木板平行，否则就要涉及线上拉力分解问题，即拉力是一个变力，B 项是必要的．操作时应先开电源再释放小车，C 项是必要的．(2)根据题图中x 1＝3.80 cm ，x 2＝15.70 cm ，所以v 2＝x 2－x 12T≈0.60 m/s.(3)由v －t 图象的斜率即为小车的加速度，可得a ＝1.45 m/s 2.[答案] (1)AD (2)0.60 图见解析图甲(3)图见解析图乙 1.45(多选)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，某同学利用纸带上的数据计算出了各计数点对应时刻小车的瞬时速度．然后他以速度v为纵轴、时间t 为横轴建立直角坐标系，共描出了10个点，并画出了小车运动的v－t图象如图所示，针对该同学作出的v－t图象，他所在的实验小组的其他四位同学分别交流了自己的看法，以下四种看法，你认为有道理的是()A．这10个点无论如何也不在一条直线上，因此小车运动的图象不可能为一条直线，而应为一条平滑的曲线B．这10个点中有7个点虽然不在一条直线上，但它们紧挨在一条直线附近，只有F 和B两个点离这条直线太远C．在这10个点中有3个点(A、D、I)能画在一条直线上，其余7个点都不在该直线上，这条直线肯定不能表示小车的速度随时间变化的规律D．与直线偏差较小的点(C、E、G、H、J)可能是实验误差造成的，而偏离直线较远的点(B、F)则可能是实验中出现失误造成的解析：选BD.实验中产生误差是不可避免的，所以得到的点不可能严格地处于一条直线上，会稍有偏差．但偏差过大的点则可能是实验中的失误造成的，作图时应把这样的点舍弃，故选项B、D两种看法有道理．对实验数据处理和误差分析的考查【典题例析】(2020·宁波高二期中)实验中，如图甲所示为一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔T＝0.1 s.(1)根据纸带可判定小车做________运动．(2)根据纸带计算各点瞬时速度：v D＝________m/s，v C＝________m/s，v B＝________m/s.在如图乙所示坐标中作出小车的v－t图线，并根据图线求出a＝________．(3)将图线延长与纵轴相交，交点的速度的物理意义是__________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________.[答案] (1)匀加速直线 (2)3.90 2.64 1.38 如图所示 12.60 m/s 2 (3)零时刻小车经过A 点的速度(2020·台州调研)如图甲是“研究匀变速直线运动”实验中获得的一条纸带，O 、A 、B 、C 、D 和E 为纸带上六个计数点．加速度大小用a 表示．(1)OD 间的距离为________cm.(2)如图乙是根据实验数据绘出的x －t 2图线(x 为各计数点至同一起点的距离)，斜率表示________，其大小为________ m/s 2(保留三位有效数字)．解析：(2)由于物体做的是匀变速直线运动，所以其从某一点开始运动的位移x ＝v 0t ＋12at 2，由于x －t 2图线是一条过原点的倾斜直线，因此v 0＝0，则x ＝a 2t 2，这样，我们就可以知道x －t 2图线的斜率为a 2，通过图线可求得斜率为0.467.答案：(1)1.20 (2)12a 0.4671．光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图甲所示，a 、b 分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a 、b 间通过时，光电计时器就可以精确地把物体从开始挡光到挡光结束的时间记录下来．现利用如图乙所示的装置测量滑块和长木板间的动摩擦因数，图中MN 是水平桌面，Q 是长木板与桌面的接触点，1和2是固定在长木板适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有画出，长木板顶端P 点悬有一铅锤．实验时，让滑块从长木板的顶端滑下，光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为1.0×10－2 s 和4.0×10－3 s ．用精度为0.05 mm 的游标卡尺测量滑块的宽度d ，其示数如图丙所示．(1)滑块的宽度d ＝________cm.(2)滑块通过光电门1时的速度v 1＝________m/s ，滑块通过光电门2时的速度v 2＝________m/s.(结果保留两位有效数字)(3)由此测得的瞬时速度v 1和v 2只是一个近似值，它们实质上是通过光电门1和2时的________，要使瞬时速度的测量值更接近于真实值，可将________的宽度减小一些．解析：(1)d ＝10 mm ＋0.05 mm ×2＝10.10 mm ＝1.010 cm. (2)v 1＝d t 1＝1.010×10－21.0×10－2m/s ≈1.0 m/s ， v 2＝d t 2＝1.010×10－24.0×10－3 m/s ≈2.5 m/s. (3)v 1、v 2实质上是滑块通过光电门1和2时的平均速度，要使瞬时速度的测量值更接近于真实值，可将滑块的宽度减小一些．答案：(1)1.010 (2)1.0 2.5(3)平均速度滑块2．在暗室中用如图甲所示装置做“测定重力加速度”的实验．实验器材有：支架、漏斗、橡皮管、尖嘴玻璃管、螺丝夹子、接水铝盒、一根荧光刻度的米尺、频闪仪．具体实验步骤如下：①在漏斗内盛满清水，旋松螺丝夹子，水滴会以一定的频率一滴滴地落下．②用频闪仪发出的白闪光将水滴流照亮，由大到小逐渐调节频闪仪的频率直到第一次看到一串仿佛固定不动的水滴．③用竖直放置的米尺测得各个水滴所对应的刻度．④采集数据进行处理．(1)实验中看到空间有一串仿佛固定不动的水滴时，频闪仪的闪光频率满足的条件是________________________________________________________________________．(2)实验中观察到水滴“固定不动”时的闪光频率为30 Hz ，某同学读出其中比较远的水滴到第一个水滴的距离如图乙所示，根据数据测得当地重力加速度g ＝________ m/s 2；第8个水滴此时的速度v 8＝________ m/s.(结果都保留三位有效数字)(3)该实验存在的系统误差可能有(答出一条即可)：________________________________________________________________________. 解析：(1)后一水滴经过一个频闪间隔运动到前一水滴的位置，可看到仿佛固定不动的一串水滴，即频闪仪频率等于水滴滴落的频率时，水滴仿佛不动．(2)g ＝h 8－10－h 6－8⎝⎛⎭⎫2f 2 ＝[（43.67－26.39）－（26.39－13.43）]×10－2⎝⎛⎭⎫2302 m/s 2 ＝9.72 m/s 2；v8＝h6－104 f ＝（43.67－13.43）×10－2430m/s≈2.27 m/s.(3)存在空气阻力会对水滴的运动产生影响，水滴滴落的频率不恒定也会对实验产生影响．答案：见解析3．(2020·台州六校联考)一位同学在探究木块的速度随时间变化的规律时，在质地均匀的水平桌面上将木块、电火花打点计时器、纸带连接成如图甲所示的装置．先接通频率为50 Hz 的电源，再给木块一向左的初速度，木块向左运动一小段距离后纸带拉紧，最后得到如图乙所示点迹的纸带，A、B、C、D、E正是连续的五个计数点，每相邻两个计数点间还有一个点未画出，下面标注的数字是相邻两点间的距离，单位是cm.(1)木块与纸带的________(填“左”或“右”)端固定．(2)由纸带上数据判断，在误差范围内，可以认为木块做的是________(填“匀速”“匀加速”或“匀减速”)运动．(3)木块运动的加速度大小是________ m/s2.(保留两位有效数字)解析：(1)木块运动中受到摩擦阻力做减速运动，所以相等的时间内位移逐渐减小，故木块与纸带的右端固定．(2)因为7.20 cm－6.81 cm＝0.39 cm、6.81 cm－6.43 cm＝0.38 cm、6.43 cm－6.04 cm＝0.39 cm，相等的时间内的位移差近似相等，所以在误差范围内，可以认为木块做匀减速运动．(3)电源的频率为50 Hz，打点周期则为0.02 s，则相邻计数点间的时间为0.04 s，所以加速度的大小为a＝ΔxΔt2＝（7.20＋6.81－6.43－6.04）×10－24×0.042m/s2≈2.4 m/s2.答案：(1)右(2)匀减速(3)2.4。

高中物理第二章匀变速直线运动的研究第1节实验：探究小车速度随时间变化的规律课件新人教版必修1

三、实验器材打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、复写
纸、细绳、钩码、刻度尺、导线、___交__流___电源．
四、实验步骤 1．如图所示，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．把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行，然后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．
A．图中对应的小球在通过8 cm距离内的平均速度是2 m/s B．图中对应的小球在通过8 cm距离内的平均速度是1.6 m/s C．图中对应的小球通过6 cm处的瞬时速度是2.5 m/s D．图中对应的小球通过6 cm处的瞬时速度是2 m/s
解析：小球在通过8
cm距离内的平均速度
－v ＝
x t
＝
8×10 4×0.1
cm/s＝200 cm/s＝2 m/s，A对，B错；小球通过6 cm处的瞬时
速度等于相邻两点间的平均速度v＝xt′′＝42××100.1cms ＝200 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱm/s
＝2 m/s，C错，D对．
答案：AD
根据纸带数据分析运动性质通常是先由vn＝
xn＋xn＋1 2T
求出
各计数点的瞬时速度，即由一段时间的平均速度表示中间时刻
第1节实验：探究小车速度随时间变化的规律
[知识概要]
实验目的
1.练习使用打点计时器及利用纸带求速度． 2．探究小车速度随时间变化的规律，学会用v-t图象处理实验数据．
实验打点计时器、学生电源、复写纸、纸带、导线、一端带器材有滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、刻度尺、坐标纸.
1.打点计时器打出的纸带能记录运动物体在不同时刻的

第二章第一节探究小车速随时间变化规律

(2)在平面直角坐标系中作出v－t图象． (3)分析小车运动速度随时间变化的规律．
第二章匀变速直线运动的研究
解析：(1)显然，两相邻的计数点之间的时间间隔为
T＝0.02s×5＝0.1s.
对应各点的速度分别为：
人
教
v1＝x12＋Tx2＝1.420×＋01.1.90cm/s＝16.50cm/s
版物理
匀变速直线运动
k tan v a
t
定义：加速度不变的直线运动称为匀变速直线运动。
t/s
α角是用量角器量出的角还是用△v/△t算出的角？
P17
位移时间图像与速度时间图像的比较分析
静止
x
匀速直线运动
v
0
t
0
t
P17
位移时间图像与速度时间图像的比较分析
匀速直线
x
匀加速直线运动
v
X2
t t
t
vt v0 v at
vt v0 at
速度与时间的关系式
Vt V0 at
末速度初速度（速度变化量）加速度与时间
注意：1、适用于匀变速直线运动。的积
2、在具体运算中必须规定正方向！（一般以V0的方向为正方向，则对于匀加速直线运动，加速度取正值；对于匀减速直线运动，加速度取负值）
DBFAEGC. 答案：DBFAEGC. 点评：对于实验的步骤，同学们应结合实际操作掌
握．
解决问题
1.一辆汽车在平直公路上行驶，某时刻速度为10m/s, 此后每秒钟速度都增加2m/s，30秒后汽车速度为多少？
解决问题
2.一辆汽车在高速公路上行驶，某时刻速度为40m/s, 突然司机发现前方有障碍物，立即减速，每秒钟速度都减少2m/s，10秒后汽车速度为多少？

第一节实验：探究小车速度随时间变化的规律

第一节实验：探究小车速度随时间变化的规律第一节实验：探究小车速度随时刻变化的规律【知能预备】 1．实验目的〔1〕练习使用打点计时器。

〔2〕利用打上点的纸带研究小车的运动情形，分析小车的速度是如何样随时刻变化的。

2．实验原理〔1〕电磁打点计时器：它是利用电磁感应原理打点计时的一种仪器。

当交流电源频率为50Hz 时，它每隔0.02s 打一次点，即打出的纸带上每相邻两点间的时刻间隔为0.02s 。

〔2〕v t -图象法：依照匀变速直线运动某段时刻中间时刻的瞬时速度等于这段时刻内的平均速度，即12n n n s s v T++=。

求出打第n 个计数点时纸带的瞬时速度，再作出v t -图象，分析v 与t 的关系。

3．实验器材打点计时器、纸带、 ① 、导线、 ② 、小车、钩码。

4．实验步骤〔1〕如图1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〕把一条细绳拴在小车内，使细绳跨过滑轮，下边挂上适量的钩码，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。

〔3〕把小车停在靠近打点计时器处， ③ 后，开释小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一列小点。

换上新的纸带，重复实验三次。

〔4〕从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开头一些比较密集的点，在后边便于测量的地点找一个开始点，为了测量方便和减小误差，通常不用每打一次点的时刻作为时刻的单位，而用每打五次点的时刻作为时刻的单位，确实是T= ④ 。

在选好的开始点下面标A ，在第六个点下面标B ，在第十一个点的下面标C ，依此类推A 、B 、C 、D ……叫做计数点，如图两个相邻计数点的距离分不是1s 、2s 、3s …〔5〕测出六段位移1s 、2s 、3s 、4s 、5s 、6s 长度，把测量结果记入下表中。

图1〔6〕依照测量结果，利用〝实验原理〞中给出的公式运算瞬时速度的值填入下表。

第一节实验：探究小车速度随时间变化的规律

第一节实验：探究小车速度随时间变化的规律知识点①实验目的1.练习使用打点计时器及利用纸带求速度。

2.应用v －t 图象处理实验数据。

知识点② 实验原理利用打点计时器打出的纸带上记录的数据，先计算出各时刻物体的速度，再寻求速度和时间的关系。

1.计算打各计数点时小车的速度，应在计数点附近取一段很短的时间Δt ，用Δt 内的当作打该计数点时小车的瞬时速度。

(学完本章第3节后可根据匀变速直线运动某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，即v n ＝x n ＋x n ＋12T。

求出打第n 个计数点时纸带的瞬时速度) 2.用描点法画出小车的v －t 图象，图线的斜率表示，如果v －t 图象是一条倾斜的直线，说明物体的速度随时间变化。

知识点③ 实验器材1.打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、复写纸片、细绳、钩码、刻度尺、导线、。

知识点④ 实验步骤1.(如图所示)把一端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远离滑轮的一端，连接好电路。

2．把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，放手后，看小车能否在木板上，然后把纸带穿过打点计时器，并把纸带的另一端固定在小车的后面。

3．把小车停靠在打点计时器处，先，后，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小点，换上新纸带，重复实验三次知识点⑤ 数据处理1.在三条纸带中选择一条，为了便于测量，开头一些过于密集的点迹，找一个适当的点当做。

2.计算出各计数点的速度，填入设计好的表格中。

3．以速度v 为纵轴、时间t 为横轴建立直角坐标系，根据表中v 、t 数据，在直角坐标系中，探究小车速度随时间变化的规律。

一、实验数据的处理方法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开始点，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…，测量各计数点到0点的距离x ，并记录填入表中。

高中物理：实验探究小车速度随时间变化的规律

实验：探究小车速度随时间变化的规律
六、误差分析
1.木板的粗糙程度不同，摩擦不均匀； 2.根据纸带测量的位移有误差，从来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。
实验：探究小车速度随时间变化的规律
七、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，等打点稳定后，在释放小车，打点完毕，及时关闭电源； 3.要防止钩码下落时小车跟滑轮相撞，当小车到达滑轮时及时用手按住它； 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差别不大，从而使误差增大；
小车，细绳，钩码，一端附有定滑轮的长木板，电磁打点计时器，低压交流电源，导线若干，纸带，刻度尺，复写纸，坐标纸。
实验：探究小车速度随时间变化的规律
四、实验步骤
实验：探究小车速度随时间变化的规律
2．把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上钩码，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．
实验：探究小车速度随时间变化的规律
实验：探究小车速度随时间变化的规律
实验：探究小车速度随时间变化的规律
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
九、跟踪训练
1．(多选)在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验时，下列
方法中有利于减小实验误差的是
()
A．选取计数点，把每 5 个点的时间间隔作为一个时间单位
B．使小车运动的加速度尽量小些
C．舍去纸带上密集的点，只利用点迹清晰、点间间隔适当的那
一部分点进行测量、计算
实验：探究小车速度随时间变化的规律
5.要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点，一般纸带上每五个点取一个计数点，即时间间隔T=0.02·5s=0.1s; 6.不要逐次测量各段位移，可测量出各个计数点到O点的距离，然后计算出两个相邻计数点间的距离； 7.描点时最好用坐标纸，在纵、横轴上选取合适的单位，用细铅笔认真描点作图。

第1节实验：探究小车速度随时间变化的规律

第1节实验：探究小车速度随时间变化的规律一、实验目的（1）用打点计时器研究小车在重物牵引下的运动，探究小车速度随时间的变化规律。

（2）进一步熟悉打点计时器的使用及纸带的分析方法。

（3）会用图象法处理实验数据。

二、实验步骤1、把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸处桌面。

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，下边挂上合适的钩码。

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。

3、把小车停在靠近打点计时器处，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列小点。

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，舍掉开头一些比较密集的点子，在后边便于测量的地方找一个开始点。

为了测量方便和减小误差，通常不用每打一次点的时间作为时间的单位，而用每打五次点的时间作为时间的单位，就是T=0.02s×5=0.1s。

5、增减所挂钩码数，重复以上步骤。

三、数据处理1、根据实验记录数据，计算出各计数点瞬时速度，计入表格。

2、以v为纵轴、t为横轴，建立平面直角坐标系，描点、连线。

3、分析v-t图象，描述小车运动速度随时间变化规律。

(1)定标度：坐标轴的标度选取要合理，应使图象大致分布在坐标平面中央(2)描点：描点时要用平行于两坐标轴的虚线标明该点的位置坐标(所描的点一般用“· ”标明)(3)连线：用一条曲线或直线“拟合”这些点：仔细观察所描各点的分布情况．用一条直线“拟合”这些点，即让所画的直线连接尽可能多的点，不能连接的点应均匀分布在直线两侧，舍弃离直线较远的点四、注意事项1、开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器。

2、现接通电源，等打点稳定后，再释放小车。

【当堂练习】【例1】某课外兴趣小组在探究小车的速度随时间变化规律的实验中，得到如图所示的实验纸带，实验中打点计时器交流电的频率为50Hz，纸带前面的几个点较模糊，因此从A点开始每打五个点取一个计数点,其中B、C、D、E点的对应速度v B=_____m/s，v C=_____m/s，v D=_____m/s，v E=_____m/s。

高中物理第二章实验探究小车速度随时间变化的规律

第二章第1节实验：探究小车速度随时间变化的规律【学习目标】1.会正确使用打点计时器打出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。

【学习重点】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。

【学习难点】会计算各点的瞬时速度。

【预习自测】1.实验目的：探究小车速度随变化的规律。

2.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。

3.实验器材：打点计时器、低压电源、纸带、带滑轮的长木板、小车、、细线、复写片、。

4.实验步骤（1）如课本31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，而用每打五次点的时间作为时间的单位，就是T=0.02 s ×5=0.1 s 。

在选好的计时起点下面表明A，在第6点下面表明B，在第11点下面表明C……，点A、B、C……叫做计数点，两个相邻计数点间的距离分别是x1、x2、x3……（5）利用第一章方法得出各计数点的瞬时速度填入下表：（6）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。

实验报告【实验目的】1．学会使用打点计时器并掌握数据的处理方法．2．能运用v－t图象探究小车速度随时间变化的规律．【实验原理】1．数据采集的方法：不要直接去测量两个计数点间的距离，而是要量出各个计数点到计时零点的距离x1，x2，x3，…然后再算出相邻的两个计数点间的距离Δx1＝x1，Δx2＝x2－x1，Δx3＝x3－x2，Δx4＝x4－x3，…这样可以减小相对误差．2．速度的计算方法：各计数点的瞬时速度是用计数点间的平均速度来代替的．3．加速度的计算方法：通过测得的速度，描绘出v－t图象，然后求图线的斜率．【实验器材】小车、细线、钩码、一端附有定滑轮的长木板、打点计时器、纸带、电源、导线(若干)、刻度尺．【实验步骤】1．把一端附有定滑轮的长木板放在桌面上，并使定滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上远离定滑轮的一端，连接好电路，如图所示．2．把一条细线拴在小车上，使细线跨过定滑轮，并在下面挂上合适的钩码，接通电源，待打点计时器打点稳定后再放开小车，让小车拉着纸带运动，打完一条纸带后立即关闭电源．3．换上新纸带重复操作三次．4．在三条纸带中选择一条最清晰的，舍掉开头一些过于密集的点，找一个适当的点作为计时起点．5．选择相隔0.1 s的若干计数点进行测量，把数据填入表格．6．计算出各计数点的瞬时速度，填入表格中．7．增减所挂钩码数，再做两次实验．【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，待打点计时器工作稳定后，再放开小车，当小车停止运动时及时断开电源．3．安装打点计时器时，要尽量使纸带、小车、细绳和定滑轮上边缘在一条直线上．4．避免小车跟滑轮相碰，当小车到达滑轮前应及时用手按住．5．当小车停止运动时，立即切断电源．6．牵引小车的重物(或钩码)的质量要适宜．如果质量过大，纸带上打出的计时点太少；如果质量过小，点过于密集，不便于测量距离．7．画v－t图象时，注意让所画直线尽量经过较多的点，不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧；同时注意坐标轴单位长度的选取，要使图象分布在坐标平面的大部分面积.【数据处理】纸带粘贴处：1．钩码质量为50g时2、钩码质量为100g时1. 图象：2.图象：【误差分析】【实验结论】2019-2020学年高考物理模拟试卷一、单项选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的1．如图所示的电路中，D1、D2是完全相同的灯泡，线圈L的自感系数较大，直流电阻不计。

第节实验探究小车速度随时间变化的规律优秀文档

据 ① 根据所得数据，选择合适的标度建系
处（图象尽量分布在坐标系平面的大部分面积）
理 ② 根据所得数据确定点的位置,观察和思考
点的分布规律。
③ “拟合”图象：从点的分布可以有很大
把握地说这些点应该在一条直线上，画出一条直线，让尽可能多的点处在这条直线上，其余
均匀分布，去掉偏差太大的点
思
① 为什么画出的是一条直线？
分计数点之间的时间间隔是0.1s）；析
取六个点，标号 0，1，2，3，4，5
如何计算所取点的速度？
平均速度 → 瞬时速度（如何测△x）
如何设计表格记录数据？
五 1、列表法。
`
数
据位置
0
1
2
3
4
5
处
理时间/s 0
v1/ms-1
v2/ms-1
五 1、列表法。
` 数
2、图象法（v - t 图象）：
第二章匀变速直线运动的研究
第1节：实验：探究小车速度随时间变化的规律
思维
实验室如何获得较简单的运动？
体如何设计实验？
操需要哪些器材？
一
`
实
验 ① 根据所得数据，选择合适的标度建系（图象尽量分布在坐标系平面的大部分面积）设 2．滑轮不能过高,细绳应与木板平行.
第二章匀变速直线运动的研究 2、图象法（v - t 图象）：
考 ② 若某个点明显偏离直线，可能是什
么原因及怎样处理？
③ 从图上可以看出小车的速度随时间怎样变化？
④ 实验册上的思考题.
验 ⑴纸带木能板给平我放们，提并供使哪滑些轮信伸息出？桌面，把打点计时器固定，连接好电路
②3．根小据车所应得由数紧据靠确打定点点计的时位器置处,开观始察释和放思，考在点撞的击分长布木规板律末。端前应让小车停止运动,防止小车从板上掉下来。

第1节实验探究小车速度随时间变化的规律高一物理自学讲练资料

高一物理同步自学讲练资料——新教材其次章?试验：探究小车速度随时间变化的规律?【学习任务】1、了解电磁打点计时器和电火花打点计时器的根本构成，知道打点计时器的计时原理，并学会使用打点计时器。

2、通过实例学会依据纸带上的点分析小车的运动性质。

3、通过实例学会依据纸带上的点分析打点计时器打各点时的瞬时速度。

4、通过实例学会依据纸带上的点求小车的加速度。

【学问梳理】试验目的〔1〕进一步练习使用打点计时器并会利用平均速度求瞬时速度; 〔2〕学会利用vt 图像处理试验数据,探究小车速度随时间变化的规律。

试验原理1、利用打出的纸带上记录的数据，以查找小车速度随时间变化的规律。

2、假如纸带上点之间的间隔匀称，那么说明与纸带相连的物体作运动。

假设x 为相邻两点之间的距离，T 为打点周期，那么物体速度的大小为v =。

3、用x 1、x 2、x 3、……表示相邻两点间的距离，假设△x ＝x 2－x 1＝x 3－x 2＝……＝恒量，即连续相等的时间间隔内物体的位移之差为恒量，那么说明与纸带相连的物体的运动为运动。

4、由纸带求作匀变速运动的物体的瞬时速度的方法：v v t =2/。

5、由纸带求作匀变速运动的物体的加速度：〔1〕用“逐差法〞求加速度：即依据2aT s =∆〔T 为相邻两计数点间的时间间隔〕求出21413T x x a -=、22523T x x a -=、23633Tx x a -=，再求a 1、a 2、a 3的平均值即为物体运动的加速度。

〔2〕用v －t 图法求加速度：作匀变速运动的物体在某段时间内的平均速度，等于物体在该段时间中间时刻的即时速度。

求出各计数点对应的小车的速度，作出v －t 图线，图线的斜率即为物体运动的加速度。

试验器材电火花打点计时器、纸带、带滑轮的长木板、小车、钩码、细线、墨粉纸盘、刻度尺。

试验步骤(1)如下图,把一端附有滑轮的长铝板平放在打点计时器小车试验桌上,并使滑轮伸出桌面,打点计时器固定在长纸带一铝板没有定滑轮的一端,连接好器材.(2)把一条细绳拴在小车上,细绳的另一端跨过定滑轮且下面挂上适当数量的槽码,纸带穿过打点计时器,并把纸带的另一端固定在小车的后面.(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,让小车拖着纸带运动,打点计时器就在纸带上打下一行小点。

实验1 探究小车速度随时间变化的规律

图3
解析(1)实验中应该先接通电源，再释放小车，选项B正确。
(2)本实验不是验证牛顿第二定律的实验，只需要保持合力恒定即可，选项C正确。
(3)根据匀变速直线运动的规律，有vC＝＝1.1 m/s，
加速度a＝＝2.0 m/s2。
答案(1)B(2)C(3)1.12.0
热点二实验拓展创新
1.情景拓展
2.改进获取数据的方法
图1
根据实验数据分析，该同学认为物块的运动为匀加速运动。回答下列问题：
(1)在打点计时器打出B点时，物块的速度大小为________ m/s。在打出D点时，物块的速度大小为________ m/s；(保留2位有效数字)
(2)物块的加速度大小为________ m/s2。(保留2位有效数字)
解析(1)根据匀变速直线运动中间时刻的速度等于该过程中的平均速度，所以vB＝＝ m/s＝0.56 m/s，vD＝＝ m/s＝
计时点是打点计时器打在纸带上的实际点，两相邻点间的时间间隔为0.02 s；计数点是人们根据需要选择一定数目的点，两个相邻计数点间的时间间隔由选择点的个数而定。
(2)纸带上相邻两点的时间间隔均相同，速度越大，纸带上的计数点越稀疏。
热点一教材原型实验
【例1】某同学利用图1(a)所示的实验装置探究物块速度随时间的变化。物块放在桌面上，细绳的一端与物块相连，另一端跨过滑轮挂上钩码。打点计时器固定在桌面左端，所用交流电源频率为50 Hz。纸带穿过打点计时器连接在物块上。启动打点计时器，释放物块，物块在钩码的作用下拖着纸带运动。打点计时器打出的纸带如图(b)所示(图中相邻两点间有4个点未画出)。
图4
实验步骤如下：
①如图4(a)，将光电门固定在斜面下端附近：将一挡光片安装在滑块上，记下挡光片前端相对于斜面的位置，令滑块从斜面上方由静止开始下滑；

实验探究小车速度随时间变化的规律

公式算出加速度
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
分析：方法A偶然误差较大。方法D实际上也仅由始末两个速度决定，偶然误差也比较大，只有利用实验数据画出对应的v－t图，才可充分利用各次测量数据，减少偶然误差。由于在物理图象中，两坐标轴的分度大小往往是不相等的，根据同一组数据，可以画出倾角不同的许多图线，方法B是错误的。正确的方法是根据图线找出不同时刻所对应的速度值，然后利用公式算出加速度，即方法 C。
回忆
纸带能给我们提供哪些信息？通过测量或计算还能得到哪些信息？
1
怎样分析和选取纸带上的点
2
3
取六个点，标号 0，1，2，3，4，5
4
5
平均速度 → 瞬时速度（如何测△x）
6
四`纸带分析
如何计算出所取点的速度？用求平均速度的方法来代替（用计算较准确的平均速度来代替），如何代替？（选择包括该点在内的一段位移（该点最好处在中间时刻位置）Δx，找出对应的时间Δt，用Δx／Δt作为该点的瞬时速度）；对于选取的两个端点的速度暂时不计算（误差较大）；测量各个计数点之间的距离应考虑估位、单位。
解析：（1）问A中应先通电，再放纸带。
D中取下纸带前应先断开电源。
补充步骤G：换上新纸带，重复三次。
步骤顺序为：BFECADG
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再见
演讲人姓名
第一节实验:探究小车速度随时间变化的规律
202X
第二章匀变速直线运动的研究
ห้องสมุดไป่ตู้
试验小车运动是物理学中最简单物体运动，哪它的运动的速度随时间变化有什么规律呢？
通过试验!
哪如何设计试验？
可以通过打点计时器等试验仪器来探究小车速度随时间变化的规律

第一节实验探究小车速度随时间变化的规律

第二章 匀变速直线 第一节 实验：探究小车的速度随时间变化的规律

第1节 实验：探究小车速度随时间变化的规律

第1章 实验一 探究小车速度随时间变化的规律 2023年高考物理一轮复习(新高考新教材)

实验探究小车速度随时间变化的规律

1 实验一 探究小车速度随时间变化的规律

高中物理 第二章 匀变速直线运动的研究 第1节 实验：探究小车速度随时间变化的规律课件 新人教版必修1

第二章第一节探究小车速随时间变化规律

第一节实验：探究小车速度随时间变化的规律

第一节 实验：探究小车速度随时间变化的规律

高中物理：实验 探究小车速度随时间变化的规律

第1节 实验：探究小车速度随时间变化的规律

高中物理第二章实验探究小车速度随时间变化的规律

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实验1 探究小车速度随时间变化的规律

实验探究小车速度随时间变化的规律

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1 实验一探究小车速度随时间变化的规律

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第一节实验：探究小车速度随时间变化的规律

高中物理：实验探究小车速度随时间变化的规律

第1节实验：探究小车速度随时间变化的规律