第二章 1　实验 探究小车速度随时间变化的规律（课件+学案）

1　实验:探究小车速度随时间变化的规律 [定位·学习目标]　1.经历实验探究过程,进一步形成匀变速直线运动的物理观念。2.通过学习纸带数据处理,体会数学在研究物理问题中的作用,掌握科学思维的方法。3.通过实验的操作和数据分析,认识实验对物理学发展的推动作用,培养科学态度及责任。 一、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。 2.根据v-t图像判断运动性质:用描点法可作出小车的v-t图像,根据图像的形状可判断小车的运动性质。 3.加速度的计算:利用v-t图像的斜率求出小车的加速度。 二、实验器材 打点计时器、交流电源、纸带、一端带有滑轮的长木板、小车、细绳、槽码、刻度尺、坐标纸。 三、实验步骤 1.如图所示,把一端带有滑轮的长木板平放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面,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,把纸带穿过打点计时器,并把纸带的另一端固定在小车的后面。 3.把小车停在靠近打点计时器的位置,细绳下面挂上槽码。 4.先接通计时器电源,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行小点,随后,立即关闭电源。 5.增减所挂的槽码(或在小车上放置重物),更换纸带,再做两次实验。 6.整理好实验器材。 四、数据处理 1.测量并记录数据 (1)选择一条比较理想的纸带,舍掉开头一些过于密集的点,找一个适当的点当作计时起点(0点),可选择每5个点(相隔0.1 s)取一个计数点进行测量,如图所示(相邻两计数点间还有四个点未画出)。标明0、1、2、3、…,测量各计数点到0点的距离X1、X2、X3、…。 位置编号 0 1 2 3 4 5 6 … t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 v1/(m·s-1) — v2/(m·s-1) — v3/(m·s-1) — … — (2)分别计算出相邻的两计数点之间的距离x1、x2、x3、…。 (3)各计数点对应的瞬时速度用很短时间内的平均速度来代替,一般用vn=计算。将求得的各计数点1、2、3、4、5、6、…的瞬时速度填入表格中标有“v1”的一行。 (4)同理,计算增减槽码后两次实验的速度,分别填入表格中标有“v2”和“v3”的两行。 2.作v-t图像 (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,发现这些点大体在一条直线上。 (2)过这些点拟画一条直线,让这条直线通过尽可能多的点,不在直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,分析小车的速度随时间变化的规律。 (4)根据v-t图像求出小车运动的加速度a=。 五、误差分析 内容 产生原因 减小方法 偶然 误差 根据纸带测量的位移有误差 测量各计数点到起始点的距离,而不是直接测量相邻两计数点间的距离 描点作图不准确 坐标轴的单位长度选取合适,使图像大致布满坐标纸 系统 误差 长木板的粗糙程度不完全相同 尽量选用粗糙程度均匀的长木板 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,打点计时器正常工作后,再释放小车,打点完成后应立即关闭电源;为防止槽码落地及小车跟滑轮相撞,当小车到达滑轮前及时用手按住。 3.牵引小车的槽码个数要适当,使小车的速度不宜过大或过小,以能在50 cm长的纸带上清楚地取得六七个计数点为宜。 4.在坐标纸上画v-t图像时,注意坐标轴单位长度的选取,应使图像大致布满坐标纸。 要点一　实验原理与操作 [例1] (2025·浙江期中)用打点计时器、平板、小车等器材做研究匀变速直线运动的实验。 (1)如图,穿入打点计时器限位孔的纸带,正确的是　　　　(选填“甲”或“乙”)。 (2)图丙是学生即将释放小车之前的装置图及操作,存在的错误是　　　　。(多选) A.细线与木板不平行 B.打点计时器接的是直流电源 C.小车释放的位置离打点计时器较远 D.无论什么计 ... ...