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vn＝xn＋xn＋1即用以n点为中心的一小段时间间隔的平均速度代替n2T，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 1 2 3 4 5 6 长度 x1 x2 x3 x4 x5 x6 4各段长0～2 1～3 2～4 3～5 ～ 度 6 时间间隔 －v(m·s1) x3－x1x2(3)1、2、3、4、…各点的瞬时速度分别为：v1＝2T、v2＝2T、x4－x2x5－x3v3＝2T、v4＝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． 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． Δv(4)根据所画v - t图象求出小车运动的加速度a＝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”．
训练1 (多选)关于用打点计时器探究小车速度随时间变化规律的实验，下列说法中正确的是( )
A．打点计时器应固定在长木板上，且靠近滑轮一端 B．开始实验时小车应靠近打点计时器一端
C．应先接通电源，待打点稳定后再释放小车 D．牵引小车的钩码个数越多越好 解析：A错，B对：打点计时器与滑轮间的距离要尽可能大，小车尽可能靠近打点计时器，都是为了使小车运动的距离较大，尽可能打出较多的点．C对：若先释放小车再接通电源，只能在纸带的后面部分打点．D错：钩码个数应适当，钩码个数少，打的点很密；钩码个数多，打的点少，都会带来实验误差． ★答案★：BC 核心二 实验数据处理 例2 在研究物体速度随时间变化规律的实验中，如图1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，相邻计数点间的时间间隔T＝0.1 s. 1 图2 (1)根据__________可计算各点的瞬时速度，可得vD＝__________m/s，vC＝__________m/s，vB＝__________m/s. (2)在如图2所示坐标系中画出小车的v - t图线，并根据图线求出a＝__________. 【解析】 (1)在时间间隔较小时，与某点相邻的前后两点间的平均速度等于该点的瞬时速度． xCE?105.60－27.60? cmD点的瞬时速度vD＝2T＝＝390 cm/s＝0.2 s3.90 m/s xBD?60.30－7.50? cmC点的瞬时速度vC＝2T＝＝264 cm/s＝2.64 0.2 sm/s xAC27.60 cmB点的瞬时速度vB＝2T＝0.2 s＝138 cm/s＝1.38 m/s. (2)由上述数据画出小车的v - t图线如图所示，由图线的斜 图
高中物理：2.1.实验探究小车速度随时间变化的规律
