探究小车速度随时间变化的规律-2024-2025学年高一物理必修第一册(人教版)配套课件

第1节实验：探究小车速度随时间变化的规律第二章匀变速直线运动的研究1．通过实验探究物体运动的速度随时间变化的规律，提升实验设计、处理信息、做出解释等科学探究方面的能力。2．描绘物体运动的v-t图像，并通过对拟合成的图线观察、思考，找出物体速度变化的规律。3．经历探究小车速度随时间变化的规律，体会研究直线运动的一般思路。实验目标必备知识·自主预习储备类型一实验原理与操作【典例1】在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，(1)下列给出的器材中，有一部分已经选好了，请选出还需要的器材。A．电磁打点计时器B．天平C．低压交变电源D．低压直流电源E．细绳和纸带F．槽码和小车G．秒表H．一端有滑轮的长铝板I．刻度尺选出的器材有AEFH，还需要________。探究重构·关键能力达成C、I(2)某同学按照以下步骤进行操作：A．换上纸带重复做三次，选择一条较为理想的纸带；B．将电磁打点计时器固定在长铝板上没有滑轮的一端，接上电源；C．把小车停在靠近电磁打点计时器的地方，先放开小车，再启动电磁打点计时器；D．断开电源，取下纸带；E．把一条细绳拴在小车前端，绳跨过滑轮挂上槽码，把纸带固定在小车后端并让纸带穿过电磁打点计时器。以上步骤有错误的是_____(填步骤前的字母)，应更正为_______________________________________；步骤合理的顺序是________(填步骤前的字母)。C先启动电磁打点计时器，再放开小车BECDA[解析]

(1)在本实验中，不需要测量小车和槽码的质量，因此不需要天平，电磁打点计时器使用的是低压交变电源，因此不需要直流电源，同时电磁打点计时器记录了小车的运动时间，因此不需要秒表，测量点迹间的距离需要刻度尺，所以还需要的器材是：C、I。(2)以上步骤有错误的是C，应先启动电磁打点计时器，再放开小车；根据组装器材、进行实验、数据处理的顺序知，操作步骤顺序为：BECDA。类型二数据处理与分析【典例2】

(1)在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中某同学得到如图甲所示的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出，打点计时器打点的时间间隔

T＝0.02s，则相邻两个计数点间的时间间隔为_______s。其中x1＝7.05cm，x2＝7.68cm，x3＝8.33cm，x4＝8.95cm，x5＝9.61cm，x6＝10.26cm。

0.10如下表列出了打点计时器打下B、C、E、F时小车的瞬时速度，请在表中填入打点计时器打下D点时小车的瞬时速度。

位置BCDEF速度/(m·s-1)0.7370.801

0.9280.994(2)以A点为计时起点，在图乙所示坐标系中作出小车的速度－时间关系图线。0.864见解析图(3)计算出的小车的加速度a＝

_____________________m/s2。0.64(0.63～0.65均可)

(2)小车的速度－时间关系图线如图所示。

方法技巧

图像法处理数据时的两点注意(1)作图时，画一条直线，要让尽可能多的点分布在直线上，不在线上的点均匀分布在直线两侧，离线较远的点删去，注意不可用折线连接。(2)利用v-t图像求加速度时，应选用直线上相距较远的两个点来求直线的斜率，即加速度。不能采用量出直线的倾斜角，然后求出其正切值的方法来计算加速度，因为该倾斜角还与坐标轴的标度有关。类型三创新实验设计【典例3】如图甲所示是在高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图。

1．实验创新思路：测速仪发出并接收超声波脉冲信号，根据发出和接收到的信号间的时间差，测出被测物体的速度。2．实验步骤(1)测速仪发出的超声波信号，图乙中P1、P2是测速仪发出的超声波信号。(2)由汽车反射回来的信号，n1、n2分别是P1、P2反射回来的信号。(3)测出P1、P2之间的时间间隔Δt＝1.0s，已知超声波在空气中传播的速度是v＝340m/s，若汽车是匀速行驶的。3．数据分析：根据图乙可知，汽车在接收到P1、P2两个信号之间的时间内前进的距离是_____m，汽车的速度是______m/s。1717.9

1．(2023·浙江1月选考)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，实验装置如图甲所示。应用迁移·随堂评估自测243题号1(1)需要的实验操作有________(多选)。A．调节滑轮使细线与轨道平行B．倾斜轨道以平衡阻力C．小车靠近打点计时器静止释放D．先接通电源再释放小车234题号1ACD(2)经正确操作后打出一条纸带，截取其中一段如图乙所示。选取连续打出的点0、1、2、3、4为计数点，则计数点1的读数为________cm。已知打点计时器所用交流电源的频率为50Hz，则打计数点2时小车的速度大小为________m/s(结果保留三位有效数字)。234题号12.751.46

234题号12．小明同学按如图所示装置做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验。234题号1(1)释放小车时，实验装置如图甲所示，指出该装置或操作中错误的是________。A．电磁打点计时器接在直流电源上了B．小车质量没有远大于槽码质量C．小车离打点计时器过远(2)如图乙为改正装置后打下的一条纸带的中间部分，A、B、C、D为其中连续打出的四个点(已知打点计时器打点时间间隔T＝0.02s)。由于操作不慎，C点模糊了，小明仍用此纸带来研究。从图上可以读得A点在刻度尺上位置的读数为________cm，在打下C点时小车的速度最接近于______m/s(结果保留三位有效数字)。234题号1AC3.001.40

234题号13．在用电火花计时器“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，图甲是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，相邻计数点间还有四个点未画出。(电源频率为50Hz)。234题号1(1)根据运动学有关公式可求得vB＝1.38m/s，vC＝________m/s，vD＝3.90m/s。(结果保留三位有效数字)(2)利用求得的数值在图乙所示坐标纸上作出小车的v-t图像(从打A点时开始计时)。利用纸带上的数据求出小车运动的加速度大小a＝________m/s2。(结果保留三位有效数字)(3)将图线延长与纵轴相交，交点的纵坐标是0.12m/s，此交点的物理意义是____________________________________________。234题号12.64见解析图12.6从A点开始计时时，小车的速度大小为0.12m/s

234题号1

4．(2022·全国乙卷节选)用雷达探测一高速飞行器的位置。从某时刻(t＝0)开始的一段时间内，该飞行器可视为沿直线运动，每隔1s测量一次其位置，坐标为x，结果如下表所示：243题号1t/s0123456x/m050710941759250533294233回答下列问题：(1)当x＝507m时，该飞行器速度的大小v＝______m/s。(2)这段时间内该飞行器加速度的大小a＝______m/s2(保留2位有效数字)。54779[解析]

(1)将表格中数据转化如图，则x1＝507m，x2＝587m，x3＝665m，x4＝746m，x5＝