人教版必修第一册第二章1实验探究小车速度随时间变化的规律学案

1实验:探究小车速度随时间变化的规律［学习目标］.知道实验目的，说出实验中各器材的作用，正确安装器材并进行实验操作。.会选择点迹清晰的纸带，标出合理的计数点，会近似计算各计数点的瞬时速度。.能建立标度合适的v-t坐标系,并正确地描点,能拟合图像中的点,作出v-t图像,能根据图像判断小车速度随时间变化的特点。.经历从提出问题到实验设计，获取数据，再拟合图像，获得结论，体会科学探究的过程。一、实验原理按如图所示的装置，利用打点计时器在纸带上打出的一系列的点，来探究小车速度随时间变化的规律。二、实验器材电火花计时器（或电磁打点计时器）、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、槽码、刻度尺、导线、220V交流电（或学生电源）、复写纸等。三、实验步骤.按照实验原理图中的实验装置,把打点计时器固定在长木板无滑轮的一端,接好电源。.把一细绳系在小车上,细绳绕过滑轮，下端挂合适的槽码，纸带穿过打点计时器，固定在小车后面。.把小车停在靠近打点计时器的位置,接通电源,放开小车。.小车运动一段时间后，断开电源,取下纸带。.换纸带重复三次实验,选择一条比较理想的纸带进行测量分析。四、数据处理.对纸带进行测量及计算⑴从纸带中选取便于测量的点作为计数起始点，以后依次每5个（或少于5个）点取一个计数点，并标明0、1、2、3、4、5、…，测量各计数点到0点的距离Xi、X2、X3、X.］、X5、…。⑵分别计算出与所求点相邻的两计数点之间的距离AX尸Xi,AX2=X2-X1,△X3=X3-X2,△X4=X4-X3,△X5=X5-X4,如图所示。⑶各计数点对应的瞬时速度用平均速度来代替，即v产空产、V小竺联、…（其中T为相邻两个计数点间的时间间隔,若每5个点取一个计数点,则T=0.1s,填入表格中标有“w”的一行）。⑷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和“V3”的两行内。位置编号012345•••时间t/sVi/(m•s-1)v2/(m•s1)v3/(m•s-1).作出小车运动的v-1图像⑴定标度:坐标轴的标度选取要合理,应使图像大致布满坐标纸。(2)描点:在坐标纸上描出“vj一行中各个坐标点的位置。⑶连线:用一条平滑的曲线或直线“拟合”这些点，让这条线通过尽可能多的点,不在线上的点大致均匀分布在曲线的两侧。作出v-t图像。(4)同理，作出V2-t图像、V3-t图像。.数据分析如果画出的v-t图像是一条倾斜的直线,说明小车做速度均匀变化的直线运动，图像和纵轴的交点表示开始计时时小车的速度一一初速度。五、误差分析产生原因减小方法偶然根据纸带测量的位测量各计数点到起始点的距离,而不是直误移有误差接测量相邻计数点间的距离差系统长木板的粗糙程度尽量选用粗糙程度均匀的长木板误不完全相同差六、注意事项.牵引小车的槽码个数要适当，以免加速度过大而使纸带上的点太少,或者加速度太小,而使各段位移差别不大,使误差增大。.开始释放小车时,应使小车靠近打点计时器。.先接通电源,等打点稳定后,再释放小车。.打点完毕,立即关闭电源。当小车到达滑轮前及时用手按住,避免小车跟滑轮相碰。.为了便于测量,舍掉纸带开头点迹密集部分,选取适当的计数点（注意计数点与计时点的区别），弄清楚所选的时间间隔To.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。类型一器材选择与实验操作［典例1］某同学在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验时,由于他的同伴不太明确该实验的目的及原理，他从实验室里借取了如下器材：⑴上面图片中哪些器材是多余的：（请回答仪器名称）。（多选）⑵某同学做此实验时步骤如下：A.将小车移至靠近打点计时器处,放开小车,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.把一条细绳拴在小车上,细绳跨过定滑轮,下面挂上适当的槽码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和。（只需填序号）（3）将（2）中的步骤完善后，合理的顺序是。解析：(1)实验中不需要测质量，故不需要天平；所用打点计时器是电火花计时器,故不需要学生电源。⑵其中错误或遗漏的步骤有:A.应该先接通电源,然后再释放小车,这样可以保持打点的稳定以及提高纸带的利用率，尽量多在纸带上打点;D.在结束后应先断开电源再取走纸带。⑶实验步骤要遵循先安装器材后进行实验的原则，故正确的操作步骤为BECADFo答案：(1)天平、学生电源(2)AD(3)BECADF类型二实验数据处理［典例2］在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图甲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(A点为第一个点)，相邻计数点间的时间间隔T=0.1so(1)根据计算各点的瞬时速度，则vD=m/s,vc=m/s,vB=m/so⑵在如图乙所示坐标系中画出小车的v-t图线。乙⑶将图线延长与纵轴相交，交点的物理意义是O解析：(1)根据时间较短时,某段时间内的平均速度可以代替其间某时刻的瞬时速度,可得D点的瞬时速度xCE(105.60-27.60)xl0-2mn八八/

C点的瞬时速度Vc-^=2.64m/s,_%BD(60.30-7.50)x10Vc-^=2.64m/s,2T2x0.isB点的瞬时速度_XAc_27.60X10-2_XAc_27.60X10-2Vr2T2X0.IS=1.38m/so⑶将图线延长后，与纵轴交点的对应速度表示零时刻小车经过A点的速度大小。答案：(1)见解析3.902.641.38⑵图见解析⑶表示零时刻小车经过A点的速度大小数据处理的规范要求(1)处理纸带时,一定要分清计时点和计数点，搞清计数点之间的时间间