2019_2020学年高中物理第二章第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

(3)由 v－t 图象可知，其加速度大小等于直线的斜率的大小，约 为 0.80 m/s2. [答案] (1)在实验误差允许的范围内，此车在相邻相等的时间 内的位移之差都是相等的 (2)见解析图 (3)0.80 m/s2
五、数据处理 1．纸带的选取：从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，且 开头过于密集的点应舍掉，用纸带的后一段进行测量；若纸带 上点与点之间的距离较小，可取多个间隔作为一个计数点．
2．数据的测量：如图所示，一般不是直接测量相邻两个计数 点间的距离，而是先测量出各个计数点到计时零点间的距离 x1、 x2、x3、x4、x5，再计算出相邻的两个计数点间的距离． Δ x1＝x1，Δ x2＝x2－x1，Δ x3＝x3－x2，Δ x4＝x4－x3，Δ x5＝ x5－x4.
程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画
出，打点计时器打点的时间间隔 T＝0.02 s，则相邻两个计数点
间的时间间隔为________s．其中 x1＝7.05 cm、x2＝7.68 cm、 x3＝8.33 cm、x4＝8.95 cm、x5＝9.61 cm、x6＝10.26 cm. 如下表列出了打点计时器打下 B、C、E、F 时小车的瞬时速度，
[解析] (1)步骤 A 中应先通电，再放开纸带，顺序不能颠倒； D 中取下纸带前应先断开电源． (2)遗漏的步骤 F：换上新纸带，重复实验两次． (3)步骤完善后，合理的实验步骤顺序为 BCEADF. [答案] (1)A 中应先通电，再放开纸带；D 中取下纸带前应先 断开电源 (2)F：换上新纸带，重复实验两次 (3)BCEADF
(4)在 v－t 图象中，图线的斜率表示加速度， 则 a＝ΔΔ vt＝(0.64±0.01)m/s2. [答案] (1)弹簧测力计 (2)0.10 0.864 (3)见解析图 (4)0.64±0.01
图象法处理数据时的两点注意 (1)作图时，要用平滑曲线将这些点连起来，要让尽可能多的点 分布在线上，不在线上的点均匀分布在直线两侧，离线较远的 点删去，注意不可用折线连接． (2)利用 v－t 图象求加速度时，应选用直线上相距较远的两个点 来求直线的斜率，即加速度．不能采用量出直线的倾斜角，然 后求出其正切值的方法来计算加速度，因为该倾斜角还与坐标 轴的标度有关．
(1)分析小车运动的 v－t 图象，描述小车的运动速度随时间的 变化规律．
(2)据所画
v－t
图象求出小车运动的加速度
a＝ΔΔ
v t.
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，从而计算出的瞬时速度有误 差．
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，再释放小车． 3．打点完毕，立即断开电源． 4．为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．选取一条点迹清晰的纸带，适当舍弃点密集部分，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 等于多少秒． 6．在坐标纸上画 v－t 图象时，注意坐标轴单位长度的选取， 应使图象尽量分布在较大的坐标平面内.
三、实验器材 电磁打点计时器(或电火花计时器)、低压交流电源、导线、纸 带、带滑轮的长木板、小车、钩码、细绳、复写纸片、刻度尺．
四、实验步骤 1．如图所示，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，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． 3．把小车停在靠近打点计时器处，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．增减所挂钩码，按以上步骤再做两次实验．
5.作出小车运动的 v－t 图象 (1)建系：在坐标纸上建立直角坐标系，用横 坐标轴表示时间，纵坐标轴表示速度． (2)描点：在坐标纸上确定出各个坐标点的位 置． (3)连线：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 的点舍去，如图所示．
6．实验结论
请在表中填入打点计时器打下 D 点时小车的瞬时速度．
位置
B CDE F
速度/(m·s－1) 0.737 0.801
0.928 0.994
(3)以 A 点为计时起点，在图乙所示坐标系中作出小车的速度－ 时间关系的图线． (4)计算出的小车的加速度 a＝________m/s2.
[解析] (1)本实验中不需要测量力的大小，因此不需要的器材 是弹簧测力计． (2)相邻两个计数点间的时间间隔为 0.10 s．根据某点的瞬时速 度可用该点前后一段时间内的平均速度来代替知： vD＝x23×＋5xT4＝0.08323×＋00.1.089 5 m/s＝0.864 m/s. (3)小车的速度－时间关系图线如图所示．
对实验数据处理的考查 (2019·东北师大附中高一月考)在“探究小车速度随时 间变化的规律”实验中： (1)实验提供了以下器材：打点计时器、一端附有滑轮的长木板、 小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源、复写纸、 弹簧测力计．其中在本实验中不需要的器材是____________．

(2)如图甲所示是某同学由打点计时器得到的表示小车运动过
[解析] (1)横坐标中的 1、2、3、4、5、6 分别表示连续相等时 间 T＝0.1 s 内的 6 段纸带，而纵坐标表示这 6 段纸带的位移大 小，分别设为 x1、x2、…、x6.仔细观察可得： x2－x1＝8 mm，x3－x2＝7 mm，x4－x3＝8 mm，x5－x4＝8 mm， x6－x5＝8 mm 可见在实验误差允许的范围内，此车在相邻相等的时间内的位 移之差都是相等的．
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
一、实验目的 1．进一步练习使用打点计时器． 2．会利用 v－t 图象处理实验数据，并据此判断物体的运动性 质．
二、实验原理 1．瞬时速度的计算：各计数点的瞬时速度可用该点前后一段 时间内的平均速度来代替：vn＝xn＋2Txn＋1. 2．根据 v－t 图象判断运动性质：用描点法可作出小车的 v－t 图象，根据图象的形状可判断小车的运动性质． 3．加速度的计算：利用 v－t 图象的斜率求出小车的加速度．
(2)设想将这 6 段纸带连接起来，并将每段纸带的上端作为计数 点的位置，分别为 A、B、C、D、E、F，则 A 点的速度 vA＝222.5×＋03.10.5 mm/s＝265 mm/s＝0.265 m/s. 同理可求得 vB＝0.340 m/s，vC＝0.415 m/s，vD＝0.495 m/s，vE ＝0.575 m/s. 在 v－t 图象中描出 A、B、C、D、E 各点，拟合得到直线，如 图所示．
3．速度的计算：各计数点对应的瞬时速度用平均速度来代替．
4．设计表格并记录相关数据 将各计数点对应的时刻及瞬时速度填入下表中，并据此分析速 度随时间的变化关系．
计数点序号 n
01 2 3 4 5
时间 t/s
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
相邻两计数点间的距离Δ x/m
对应计数点的速度 v/(m·s－1)
D．取下纸带
E．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔 (1)所列步骤中有错误的是______________________________ ______________________________________________________ ____________________________________________________. (2)遗漏的步骤： ______________________________________ ______________________________________________________ ____________________________________________________. (3) 将 以 上 步 骤 完 善 后 写 出 合 理 的 步 骤 顺 序 ： ____________________________________________________.
实验改进与创新 做变速运动的小车，牵引一条纸带通 过打点计时器，交流电源的频率是 50 Hz.由 纸带上打出的某一点开始，每 5 个点剪下一 段纸带，按如图所示，每一段纸带的一端与 x 轴相重合，左边与 y 轴平行，将纸带贴在坐 标系中． (1)本实验中运动的小车，相邻相等时间内位移存在某种关系， 请你仔细研究图象，找出这一关系； (2)设Δ t＝0.1 s，请作出小车的 v－t 图象； (3)根据图象求出其加速度大小．
对实验原理和实验操作的考查 在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，某同学 按以下实验步骤操作，其中错误或遗漏的步骤有(遗漏步骤可编 上序号 F、G、…) A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处放开纸带，再接 通电源
B．将打点计时器固定在平板上，并接好电路
C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当 重的钩码