实验：探究小车速度随时间变化的规律(导)学案

1．实验：探究小车速度随时间变化的规律

知识纲要导引

核心素养目标

(1)经历匀变速直线运动的实验过程．了解匀变速直线运动的规律，体会实验在发现自然规律中的作用．

(2)能用公式和图象描述匀变速直线运动，体会数学在研究物理问题中的重要性．

(3)探究小车速度随时间变化的规律．

(4)认识实验对物理学发展的推动作用.

知识点一实验探究

一、实验目的

1．进一步练习使用打点计时器．

2．利用v -t图象处理数据，并据此判断物体的运动性质．3．能根据实验数据求加速度．

二、实验原理

1．利用打点计时器所打纸带的信息，代入计算式v n＝x n＋x n＋1

2T，即用以n点为中心的一小段时间间隔的平均速度代替n 点的瞬时速度．

2．用描点法作出小车的v -t图象，根据图象的形状判断小车的运动性质，若所得图象为一条倾斜直线则表明小车做匀变速直线运动．

3．利用v -t图象求出小车的加速度．

三、实验器材

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、交流电源．

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列小点．4．换上新的纸带，重新实验两次．

5．增减所挂钩码，按以上步骤再做两次实验．

控制实验条件的原因

①细线、纸带保持水平状态：保证小车运动的加速度不变．

②小车要靠近打点计时器：保证纸带上打出足够多的点．

③钩码个数适当：便于分析实验数据和作图．

④先打点后释放小车：保证纸带上有足够多的点．

知识点二数据处理

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、…，如图所示．

(2)依次测出01、02、03、04、…的距离x1、x2、x3、x4、…，填入表中.

位置123456

长度x1x2x3x4x5x6

各段长0～21～32～43～54

度

～6 时间间

隔

v (m·s －1)

(3)1、2、3、4、…各点的瞬时速度分别为：v 1＝x 22T 、v 2＝x 3－x 12T 、

v 3＝x 4－x 22T 、v 4＝x 5－x 32T 、….将计算得出的各点的速度填入表中．

(4)根据表格中的数据，分析速度随时间变化的规律．

处理纸带需注意两点

(1)区别打点计时器打点的周期和计数周期．

(2)在测量各段位移时，应测量各计数点到第一个计数点的距

离．读数应估读到分度值的下一位，这样便于减小测量误差．

2.图象法：

(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，并根据表格中的数据在坐标系中描点．

(2)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，偏差比较大的点忽略不计，如图所示．

(3)观察所得到的直线，分析物体的速度随时间的变化规律．

(4)根据所画v - t 图象求出小车运动的加速度a ＝Δv Δt .图象法

处理数据时的两点注意

(1)坐标轴单位长度的选取要合适，使图象分布在坐标平面的

中央面积上．

(2)如果作出的v - t 图象是一条直线，则直线的斜率表示加

速度a 的大小.

核心一 实验原理及操作步骤

例1 打点计时器是高中物理中重要的物理实验仪器，图中

甲、乙两种打点计时器是高中物理实验中常用的．请回答下面的

问题．

(1)甲图是________打点计时器，电源采用的是________．

(2)乙图是________打点计时器，电源采用的是________．

(3)某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，用打点计时器在纸带上打点记录小车的运动情况．他做此实验时步骤如下：

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长木板上，并接好电路．

C．把一条绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面挂上适当的钩码．

D．小车停止运动后，直接取下纸带．

E．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔．F．换上新纸带，重复操作三次，然后从各纸带中选取一条清晰的进行数据处理．

其中错误或遗漏的步骤有：①______________；

②______________.

将以上步骤完善后按合理的顺序填写在下面横线上________．【解析】(1)甲图是电磁打点计时器，电源采用4～6 V低压交流电．

(2)乙图是电火花打点计时器，所用电源为220 V交流电．

(3)实验过程中应先接通电源再放开纸带，取纸带前应先断开电源，所以错误操作是A、D步骤．合理的顺序应是BECADF.

【答案】见解析

(1)实验步骤可简化为：放置→固定→连接→先接后放，开始实验→重复实验→数据分析．

(2)注意几步：“固定长木板时定滑轮要伸出桌面，打点计时器固定于远离定滑轮一端，开始实验时先接通电源，后释放小车”．