2.1　实验：探究小车速度随时间变化的规律—【新教材】人教版（2019）高中物理必修第一册学案（1）

1、学案1实验：探究小车速度随时间变化的规律目标定位1进一步练习使用打点计时器。2会利用打出的纸带求平均速度。3知道用哪段时间的平均速度代替哪个点的瞬时速度会更加精确。4会利用加速的定义式和vt图象求加速度和处理实验数据。一、实验原理1以纸带上某点为 取一小段位移，用这段位移的 表示这点的瞬时速度2以速度v为 、时间t为 建立直角坐标系，用描点法画出小车的vt图像，图线的 表示加速度的大小，如果vt图像是一条倾斜的直线，说明小车的速度是 的二、实验器材打点计时器(带导线)、 电源、纸带、一端带有定滑轮的_、小车、细绳、槽码、 、复写纸、坐标纸三、实验步骤1如图所示，把一端附有滑轮的长木板平放在实验

2、桌上，并使滑轮伸出桌面，打点计时器固定在长木板没有滑轮的一端，连接好电路2把小车停在 (填“靠近”或“远离”)打点计时器的位置先 ，后 (填“启动打点计时器”或“放开小车”)，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3换上新纸带，并增减所挂_(或在小车上放置重物)，重新操作两次四、数据处理1采集数据舍掉纸带开头一些 的点，找一个适当的点作为计时起点可选择相隔0.1 s(或更短)的若干计数点进行测量如图所示，先测量出各个计数点到计时起点的距离：x1、x2、x3、x4、x5，再计算出相邻的两个计数点间的距离：x1x1，x2x2x1，x3x3x2，x4x4x3，x5x5

3、x4，填入自己设计的表中2求各计数点的瞬时速度(1)各计数点对应的瞬时速度用_来代替，即v1，v2，T为相邻两个计数点间的时间间隔，若交流电源频率为50 Hz，每5个点取一个计数点(中间隔4个点)，则T_ s.(2)设计表格并记录相关数据位置01234567时刻t/s00.10.20.30.40.50.60.7v/(ms1)3作出小车运动的vt图象(1)定标度：坐标轴的标度选取要合理，应使图象大致_坐标纸(2)描点：在坐标纸上描出各个点的位置(3)连线：用一条_或直线“拟合”这些点(4)分析规律：如果画出的vt图象是一条倾斜的直线，说明小车做_直线运动根据_求出上车的加速度五、注意事项1开始释

4、放小车时，应使小车靠近 2先 ，等打点稳定后，再 3打点完毕，立即断开电源4选取一条点迹清晰的纸带，舍弃开头点迹密集部分，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等于多少一般在纸带上每隔4个点取一个计数点，即时间间隔为T0.025 s s.5在坐标纸上画vt图象时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图象尽量布满坐标纸6利用描出的点作vt图象时，不要将相邻的点依次相连成折线，而应使 在直线(或曲线)上，不在线上的点 ，个别离线较远的点 典型例题例1在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，某同学的实验操作步骤如下，试找出其中的错误和遗漏的步骤(遗漏步骤可编上序号G)A拉住纸

5、带，将小车移到靠近打点计时器的一端后，放开纸带，再接通电源B将打点计时器固定在长木板无滑轮一端，并接好电路C把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当的钩码D取下纸带，再断开电源E将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔F从所打的纸带中选取理想的纸带进行测量分析错误和遗漏：_；_；G._；正确的步骤顺序为_例2实验小组在用打点计时器测定匀变速直线运动的加速度的实验中，得到一条纸带如图所示，A、B、C、D、E、F、G为计数点，相邻计数点间的时间间隔为0.1 s，利用刻度尺已经测量得到x11.20 cm，x21.60 cm，x31.98 cm，x42.38 cm，x52.79 cm，

6、x63.18 cm.(1)根据给出的实验数据，判断该实验小组使用的刻度尺的最小刻度是什么？(2)计算运动物体在B、C、D、E、F各点的瞬时速度(3)试在下图的坐标纸作出vt图象，并由图象求物体的加速度当堂自测1在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，打点计时器接在50 Hz的低压交流电源上某同学在打出的纸带上每5个点取一个计数点，共取了A、B、C、D、E、F六个计数点(每相邻两个计数点间的四个点未画出)，如图所示从每一个计数点处将纸带剪开分成五段(分别为a、b、c、d、e段)，将这五段纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在xOy坐标系中，如图所示(1)请你在xOy坐标系中用最简洁的方法作出能表示v

7、t关系的图线(在右图中作答)，并指出哪个轴相当于v轴？_.(2)从第一个计数点开始计时，为了求出0.15 s时刻的瞬时速度，需要测出哪一段纸带的长度？_.(3)若测得a段纸带的长度为2.0 cm，e段纸带的长度为10.0 cm，则可求出加速度的大小为_ m/s2.课后巩固.1某同学用如图甲所示的实验装置探究物体的速度与时间的关系：(1)电磁打点计时器接_电源(填“低压直流”、“低压交流”或“220 V交流”)(2)实验时，使小车靠近打点计时器，先_再_(填“接通电源”或“放开小车”)(3)若所接电源的频率是50 Hz，则每隔_秒打一个点(4)图乙是绘出的小车速度时间关系图线，根据图线求出小车的

8、加速度为a_ m/s2.(保留三位有效数字)2 一小球在桌面上从静止开始做加速直线运动，现用高速摄影机在同一底片上多次曝光，记录下小球每次曝光的位置，并将小球的位置编号，如图甲所示，1位置恰对应小球刚开始运动的瞬间，作为计时起点摄影机连续两次曝光的时间间隔均相同，小球从1位置到6位置的运动过程中经过各位置的速度分别为v10，v20.06 m/s，v40.18 m/s.(1)计算两次曝光的时间间隔T=_s.(2)v3_ m/s，v40.18 m/s，v5_ m/s.(3)在图乙所示的坐标纸上作出小球的速度时间图象(保留描点痕迹)(4)小球3-5的平均加速度为a_ m/s2学案1 参考答案一、实验

9、原理1中间时刻，平均速度2纵轴、横轴，倾斜程度表，均匀变化二、实验器材交变、长木板、刻度尺三、实验步骤2靠近启动打点计时器，放开小车3钩码四、数据处理1过于密集，2(1)平均速度0.1 s。 3(1)布满(3)平滑的曲线(4)匀变速 a五、注意事项1打点计时器2先接通电源，再释放小车40.1 s. 6大多数点，均匀分布在直线(或曲线)两侧，舍去典型例题例1答案A中应先接通电源，再放开纸带D中应先断开电源，再取下纸带换上新纸带，重复实验两次BECADGF 例2解:(1)因为给出的测量长度的数据都是以厘米为单位，小数点后保留两位有效数字，即精确到了毫米，最后的一位是估读出来的，所以刻度尺的最小刻度

10、是毫米(2)某一点的瞬时速度等于相邻两点间的平均速度，根据平均速度的定义可以求得：vB0.140 m/s，vC0.179 m/s，vD0.218 m/s，vE0.259 m/s，vF0.299 m/s.(3)根据上一问计算出来的速度，在坐标系中可确定5个不同时刻的对应速度，描出这5个点，用平滑曲线连接各点，作出图象如图所示vt图象的斜率表示物体运动的加速度，在图上取相距较远的两个点的坐标代入加速度公式进行计算，可得a0.396 m/s2.答案(1)毫米(2)0.140 m/s0.179 m/s0.218 m/s0259 m/s0.299 m/s(3)图象见解析0.396 m/s2当堂自测1解：

11、(1)以纸带宽度为时间单位0.1 sx轴相当于t轴，y轴相当于v轴，每段纸带上端中点的纵坐标相当于这段时间中间时刻的瞬时速度把纸带上端中点连起来就得到vt图线(2)用b段纸带的长度除以0.1 s就是完成这段长度的平均速度，也近似等于0.15 s时刻的瞬时速度，故需测出b段纸带的长度(3)0.05 s时的瞬时速度v120.0 cm/s0.20 m/s045 s 时瞬时速度v2100 cm/s1.00 m/sa m/s22.0 m/s2 答案(1)vt图线见解析图y轴相当于v轴 (2)b段(3)2.0 课后巩固1 解：(1)电磁打点计时器接低压交流电源(2)实验时，使小车靠近打点计时器，先接通电源再放开小车(3)若所接电源的频率是50 Hz，则每隔0.02 s打一个点(4)在vt图象中图线的斜率表示加速度即a0.682 m/s2.答案(1)低压交流(2)接通电