课时2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律--2024-2023高中物理同步练习分类专题教案（人教版必修第一册）.docxVIP

专注：心无旁骛，万事可破

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第二章匀变速直线运动的研究

课时2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律

能对生活中运动物体速度变化快慢的现象进行分析，通过探究推理，获得加速度概念，体会变化率对描述变化过程的意义。

理解加速度的概念，知道加速度的定义式和单位。

能对物体运动性质进行分析和推理，能根据加速度与速度的方向关系确定物体的运动情况。

能运用速度一时间图像分析物体的运动，得出v-t图像斜率的含义，判断和计算加速度的大小和方向。

一、实验原理与方法

1．利用打点计时器所打纸带的信息，代入计算式vn＝eq\f(xn＋xn＋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图像，根据图像的形状判断小车的运动性质。若所得图像为一条倾斜直线，则表明小车做匀变速直线运动。

3．利用v-t图像求出小车的加速度。

二、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、槽码、刻度尺、导线、交流电源。

三、实验步骤

1．如图所示，把一端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，下边挂上槽码，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，重复实验两次。

5．增减所挂槽码，按以上步骤再做两次实验。

四、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

1

2

3

4

5

6

长度

x1

x2

x3

x4

x5

x6

各段长度

0～2

1～3

2～4

3～5

4～6

5～7

时间间隔

v/(m·s－1)

(3)1、2、3、4…各点的瞬时速度分别为：v1＝eq\f(x2,2T)、v2＝eq\f(x3－x1,2T)、v3＝eq\f(x4－x2,2T)、v4＝eq\f(x5－x3,2T)…，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。

2．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图像求出小车运动的加速度a＝eq\f(Δv,Δt)。

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。

六、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．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。

5．要防止槽码落地，避免小车跟滑轮相碰，当小车到达滑轮前及时用手按住。

6．要区分打点计时器打出的计时点和人为选取的计数点，一般在纸带上每隔4个点取一个计数点，即时间间隔为t＝0.1s。

7．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。

基础过关练

题组一实验原理与操作

1.(2022江苏苏州)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中：

(1)图中打点计时器乙的工作电压为(填“交流”或“直流”)V。若提供的实验器材中同时有甲、乙两个打点计时器，优先选用(填“甲”或“乙”)。?

(2)下列操作中正确的有。?

A.在释放小车前，小车要靠近打点计时器

B.打点计时器应放在长木板有滑轮的一端

C.应先接通电源，后释放小车

D.跨过滑轮所吊重物越重越好，可以减小阻力的影响

2.(2022安徽)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中：

(1)从下列给出的器材中选出实验中所需的，并将它们填在横线上(填编号)。

A.电磁打点计时器；

B.天平；