高中物理 第二章 匀变速直线运动的研究 2.1 实验 探究小车速度随时间变化的规律素材 新人教版必修1

实验探究小车速度随时间变化的规律
小车的运动速度随着时间的变化在均匀地增大，我们可以用图象法定量求出它的加速度。

【注意事项】
①打点计时器纸带限位器要与长木板纵轴位置对齐再固定在长木板上，使纸带、小车、拉线和定滑轮在一条直线上。

小车要选择在木板上运动不跑偏或跑偏较小的车。

②牵引小车的钩码以100g以内为宜。

若用到150g以上，则纸带上打出的点数不能满足以0.1 s为计数点取6组数值的要求。

解决办法：
用小沙桶替代钩码。

沙桶及沙的质量在40～100g之间取三种不同质量，可用托盘天平称量沙桶和沙子。

若用50g钩码，取至150g时打出的纸带计数点之间的时间间隔可减小至0.08s或0.06s，可以满足6组以上数据的要求。

为防钩码落地损伤钩码，可在地面铺泡沫塑料垫。

小沙桶可选择能装100g以上
砂子的带盖塑料瓶。

③在小车后面安装纸带的方法如图所示。

使小车运动时保持纸带与打点计时器
平面、木板平行，减少摩擦力影响。

注意调整滑轮高度，使拉车的线与木板平行，
减少拉力的变化。

④开启电源，待打点计时器工作稳定后释放小车，同时用一只手在定滑轮一端
准备接住小车，防止小车撞击定滑轮，防止小车落地。

即使安装了防撞挡板，也要
防止小车落地。

关断电源后再取纸带，取下纸带后，将所用钩码质量标注在纸带上，
并给纸带编号。

⑤纸带上的点先取零点和计数点进行编号再测距离。

测量长度时不要用短刻度尺分别测量相邻两个计数点间的长度，最好用长刻度尺对齐各计数点（不移动尺子）读出各计数点间长度值，避免测量误差的积累。

⑥在坐标纸上画v－t图象时，注意坐标轴单位长度的选取，使图象分布在坐标平面的大部分面积。

[课堂训练]
1．在研究匀变速直线运动的实验中，算出小车经过各计数点瞬时速度后，为了计算加速度，最合理的方法是（）
A．根据任意两计数点的速度用公式算出加速度
B．根据实验数据画出v－t图，量出其倾角，由公式a＝tanα求出加速度
C．根据实验数据画出v－t图，由图线上相距较远的两点所对应的速度、时间，用公式a＝
v
t
∆
∆
算出加
速度
D．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
答案：C
解析：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，减小偶然误差。

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。

2．某实验小组用打点计时器探究小车运动情况，用打点计时器记录小车运动的时间，计时器所用电源的频率为50 Hz，右图所示是与小车相连的纸带上记录的一些点，在每相邻
的两点之间都有四个点未画出。

用米尺量出A点距离B、C、D、E各点的长度
如图上标度。

该小组同学在教师的帮助下，设法算出了A、B、C、D、E各点
的瞬时速度分别为（单位：m/s)：0.53、0.88、1.23、1.58、1.93。

建立恰当的坐标系，在直角坐标系中描点，观察各数据点并思考怎样用
一条线段将各点联系起来，并作出这个图象。

图线延长线与纵轴相交，交点的物理意义是什么?从图象可知，这是匀变
速直线运动吗?说出原因。

若是，请求出加速度。

解答：（1）图象如图所示，说明：作图象时，要让尽可能多的点落在直线上，不在直线上的点尽可能分居在直线的两侧。

相当于数据处理中的平均值，是减小误差的一种最简单的方法，也是较科学的一种方法。

（2）图线延长线与纵轴的交点表示的是该运动的初速度，即0.53 m/s．图象中的速度一时间图线是一条直线，且向上倾斜，故这是匀加速直线运动，其斜率为其加速度，即a＝3.50m/s2，方向与初速度方向相同。