第二章 第一节 实验：探究小车速度随时间变化的规律-高中物理同步备课学案（人教版必修第一册）.docx

第二章匀变速直线运动的研究

第1节实验：探究小车速度随时间变化的规律

知识点归纳

知识点一、实验目的

1．练习使用打点计时器及利用纸带求速度．

2．探究小车速度随时间变化的规律，学会用v－t图象处理实验数据

知识点二、实验原理

1.打点计时器打出的纸带能记录运动物体在不同时刻的位置．

2．求纸带上某点的瞬时速度一般用一小段时间内的平均速度代替．

3．用描点法画出小车的v－t图象，图线的倾斜程度表示加速度的大小，如果v－t图象是一条倾斜的直线，说明物体的速度是均匀变化的.

知识点三、实验器材

打点计时器、学生电源、复写纸、纸带、导线、一端带有滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、刻度尺、坐标纸.

知识点四、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．增减所挂钩码，按以上步骤再做两次实验．

5．在三条纸带中选择一条最清晰的，舍掉开头一些过于密集的点，找一个适当的点作为计时起点．

6．选择相隔0.1s的若干计数点进行测量，把数据填入表格．

7．计算出各计数点的瞬时速度，填入表格中．

知识点五、数据处理

1．纸带的选取与测量

(1)在三条纸带中选择一条点迹最清晰的纸带．

(2)为了便于测量，一般舍掉开头一些过于密集的点迹，找一个适当的点作计时起点(0点)．

(3)每5个点(相隔0.1s)取1个计数点进行测量(如图所示，相邻两点中间还有4个点未画出)．

(4)采集数据的方法：不要直接去测量两个计数点间的距离，而是要量出各个计数点到计时零点的距离：d1、d2、d3、……然后再算出相邻的两个计数点的距离：x1＝d1；x2＝d2－d1；x3＝d3－d2；x4＝d4－d3；……

2．瞬时速度的计算

(1)瞬时速度的求解方法：时间间隔很短时，可用某段时间的平均速度表示这段时间内某一时刻的瞬时速度，即vn＝eq\f(xn＋xn＋1,2T).例如，图中第4个点的瞬时速度v4＝eq\f(x35,2T)，其中x35表示第3个点到第5个点之间的距离，T＝0.1s.

(2)设计表格并记录相关数据

位置编号

0

1

2

3

4

5

时间t/s

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

x/m

(dn－dn－1)/m

v/(m·s－1)

3.画出小车的v－t图象

(1)定标度：坐标轴的标度选取要合理，应使图象大致分布在坐标平面中央．

(2)描点：描点时要用平行于两坐标轴的虚线标明该点的位置坐标．(所描的点一般用“·”标明)

(3)连线：用一条曲线或直线“拟合”这些点．

仔细观察所描各点的分布情况．用一条直线“拟合”这些点，即让所画的直线连接尽可能多的点，不能连接的点应均匀分布在直线两侧，舍弃离直线较远的点．

4．分析实验结果得出实验结论

分析小车运动的v－t图象，描述小车的运动速度随时间的变化规律．

如果画出的v－t图象是一条倾斜的直线，说明小车做速度均匀变化的直线运动．

图象和纵坐标轴的交点表示开始计时时小车的速度——初速度．

知识点六、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．要防止钩码落地，避免小车跟滑轮相碰，当小车到达滑轮前及时用手按住．

5．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等于多少秒．

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

知识点七、误差分析

1．木板的粗糙程度不同，摩擦不均匀，造成小车速度变化不均匀．

2．根据纸带直接测量相邻两点内的位移带来误差，从而计算出的瞬时速度有误差．

3．作v－t图象时单位选择不合适或人为作图不准确带来误差.

典例分析

一、实验操作问题

例1在实验过程中，对于减小实验误差来说，下列说法中有益的是()．

A．选取计数点，把每打5个点的时间间隔作为一个时间单位

B．使小车运动的加速度尽量地小些

C．舍去纸带上密集的点，只利用点迹清晰、点间间隔适当的一部分进行测量、计算

D．选用各处平整程度、光滑程度相同的长木板做实验

解析要减小实验误差，应从误差产生的来源进行分析，从而采取措施，本实验主要从如何打好纸带和如何较准确地测量距离、实验器材的选取等几个方面来考虑．选取计数点时，利用点迹清晰、点间间隔适当的那一部分进行测量、计算可减小测量误差；选用各处平整程度、光滑程度相同的长木板做实验，可以