探究小车速度随时间变化的规律

一、同步知识梳理

1.实验器材：

（1）打点计时器（2）带有定滑轮的长木板（3）小车（4）带有小钩的细线（5）钩码若干（6）纸带（7）刻度尺（8）学生电源、导线。2.实验步骤：

1、器材安装：

（1）把带有滑轮的长木板平放在实验桌上。

（2）把打点计时器固定在长木板的一端并连接好电源，将纸带穿过打点计时器限位孔（从复写纸下面穿过）。

（3）将小车靠近打点计时器放在长木板上，把纸带的一端固定在小车后端。

（4）将细绳绕过定滑轮，细绳的一端连在小车的前面，另一端挂上适当的钩码。2、数据采集：

（1）先启动打点计时器，然后放开小车（注意顺序），让小车拖着纸带运动，打点计时器在纸带上打下一行小点。随后立即关闭电源。

（2）取下纸带，换上新纸带，每组测量三次。

（3）在三条纸带中选择点迹清晰、没有漏点的一条进行数据处理。3、数据处理：老师点拨，学生分组操作。a.表格法

（1）如图所示舍掉纸带开头一些过于密集的点迹，找一个适当的点做为计时起点，并记为0点。

（2）从起点开始，每隔4个点取一个计数点，分别记为1、2、3、4、5点。

思考：相邻两个计数点间的时间间隔为多少秒？（3）用直尺分别测量各个计数点间的距离，填入下表。

思考：通过观察、思考，看看相邻的两个计数点间的距离有什么规律？

（点拔：相邻的距离之差是一个定值。这是匀变速直线运动一个很重要的特点，

也是判断一个直线运动是不是匀变速直线运动的一个依据。）

（4）根据相邻的两个计数点间的距离分别测量中间的计数点1、2、3、4的瞬时速度，把各个计数点的瞬时速度填入下表。

（点拔：求计数点瞬时速度公式举例：V1=(x 1+x 2)/2T，且T =0.1s）

思考：你能不能根据相邻两个数点间的距离的规律计算起点0点和最后一个计数点

5点的瞬时速度？把这两个计数点的瞬时速度也填入下表。

（点拔：假设0点前面还有一个计数点0’点，让0点作为0’点和1点的时间中点。

同理假设5点后面还有一个计数点6点，让5点作为4点和6点的时间中点。测量出0’点到0点间的距离、5点到6点间的距离，即可计算起点0点和最后一个计数点5点的瞬时速度。）计数点序号

123456计数点对应的时刻t（s）0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

各计数点间的距离x

通过各计数点的速度v （cm／s）

4

●●●●●●●●

●

●

●

●

●

●

●

●

●

●

●

●

●

●

●●●●

●●

12

3

5

x 1x 2

x 3

x 4

x 5

（5）以速度v为纵轴，时间t为横轴建立直角坐标系。根据表中的v、t数据，选择适当的坐标单位在坐标系中描点。

（6）通过观察思考，找出这些点的分布规律。

b.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，如上图所示。

(3)观察所得到的直线，分析物体的速度随时间的变化规律。

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.先接通电源，计时器工作后，再放开小车，当小车停止运动时及时断开电源。

3.要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞，当小车到达滑轮前及时用手按住它。

4.牵引小车的钩码质量要适宜。如果质量过大，纸带上打出的计时点太少；如果质量过小，打出的点过于密集，不便于测量距离。

5．要区别计时器打出的点和人为选取的计数点。一般在纸带上每5个点取一个计数点，间隔为0.1s。

6．在坐标纸上画v－t图像时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图像尽量分布在较大的坐标平面内

五、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。

(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。

二、同步题型分析

1.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，利用打点计时器在纸带上打的点记录小车的运动情况。某同学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，然后从所有纸带中选取一条点迹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]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，所以错误操作是步骤A、D。

错误操作：(1)A选项中应先接通电源，再释放纸带；

(2)D选项中取纸带前应先断开电源。

合理顺序：BECADF。

2.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图2－1－3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，(A点为第一个点)相邻计数点间的时间间隔T＝0.1s。

(1)根据________________计算各点瞬时速度，且v

D ＝________m/s，v

C

＝________

m/s，v

B

＝________m/s。

(2)在如图所示坐标系中画出小车的v－t图线，并根据图线求出a＝________。