《【堂堂清】2022-2023学年高一物理同步易混易错（人教版2019必修第一册）》2.1.实验：探究小车速度随时间变化的规律（解析版） (2)

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第 二 章 匀变速直线运动的研究
第一节 实验：研究小车速度随时间变化的规律
[核心素养·明目标]
项目 应知应会
实验目的
(1)掌握打点计时器的使用、纸带数据处理和测量瞬时速度的方法。
(2)了解如何从实验中获取数据，学会利用 vt 图像处理、分析实验数据的方
法。
(3)知道小车在重物牵引下运动速度随时间变化的规律。
实验原理
(1)利用纸带计算瞬时速度：以纸带上某点为中间时刻取一小段位移，用这段
位移的平均速度表示这点的瞬时速度。
(2)用
vt
图像研究小车的速度变化规律：以速度
v
为纵轴、时间
t
为横轴建立
直角坐标系，用描点法画出小车的
vt
图像，图线的倾斜程度表示加速度的大
小，如果
vt
图像是一条倾斜的直线，说明小车的速度是均匀变化的。
实验器材 打点计时器、交流电源、纸带、一端附有滑轮的长木板、小车、细绳、槽码、
刻度尺、坐标纸。
实验步骤及
注意事项
实验步骤
(1) 把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上，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)把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下面挂上适当的槽码，把纸带
穿过打点计时器，并把纸带的另一端固定在小车的后面。
(3)把小车停在靠近打点计时器的位置，先接通电源，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行小点，随后立即关闭电源。
(4)增减所挂的槽码，更换纸带，再做两次实验。
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，立即关闭电源。
(4)选取一条点迹清晰的纸带，适当舍弃点迹密集部分，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。
(5)测量各段距离，应尽可能地一次测量完毕。
(6)在坐标纸上画 vt图像时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图像尽量有效
利用坐标纸的面积。
数据处理 (1)测量并记录数据
1.舍掉开头一些过于密集的点迹，找一个适当的点当作计时起点(0 点)，每 5个
点(相隔 0．1 s)取一个计数点进行测量，如图所示(相邻两点间还有四个点未画
出)。标明 0,1,2,3，…，测量各计数点到 0点的距离 X1，X2，X3…，并记录填入
表中。
位置编号 0 1 2 3 4 5 6 …
t/s 0 0．1 0．2 0．3 0．4 0．5 0．6
X/m
x/m
v1/(m·s－1)
v2/(m·s－1)
v3/(m·s－1)
…
2.分别计算出相邻的两计数点之间的距离 x1，x2，x3，…。
3.利用一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度计算各点的速
度，即 vn＝。例如，图中计数点 4的速度 v4＝。并将求得的各计数点 1,2,3,4,5
的瞬时速度，填入上面的表格中标有“v1”的一行。
4.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“v2”和“v3”的
两行。
(2)作出 vt图像分析运动规律
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，不在直线上的
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，分析小车的速度随时间的变化规律。
4.根据vt图像求出小车运动的加速度 a＝。
易错易混点 1.实验仪器、步骤不清。
易错易混点辨析：打点计时器分为两类，电磁打点计时器和电火花打点计时器，都用的是交流电，
但电压不同，构造也各有特点，要区分清楚。使用打点计时器的注意事项：(1)使用打点计时器时，
应先接通电源，再释放拖动纸带纸带。(2)释放物体前，应使物体停在靠近打点计时器的位置处。
例1.某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。
(1)图中仪器A 叫作　　　　　　打点计时器,使用 220 V　　　　　　(选填“交流”或“直流”)
电源,释放小车前,小车应停在　　　　　　(选填“靠近”或“远离”)仪器A的位置。8
(2)使用打点计时器分析小车运动情况的实验中,有以下基本步骤:
A.松开纸带让小车带着纸带运动
B.穿好纸带
C.把打点计时器固定好
D.接通电源进行打点
以上步骤的正确顺序是　　　　　　8
解析：(1)题图中仪器A 叫作电火花打点计时器,使用 220 V交流电源,实验过程中,释放小车前,小
车应停在靠近仪器A的位置。
(2)使用打点计时器来分析小车运动情况的实验中，基本步骤为：先把打点计时器固定好，穿好纸
带，再接通电源进行打点，之后松开纸带让小车带着纸带运动，故正确的顺序是CBDA。
答案：(1)电火花　交流　靠近　(2)CBDA
易错易混点 2.实验数据处理。
易错易混点辨析：(1)分清计数点和计时点，按照计数点确定时间 T；（2）要注意单位换算，因为
纸带也不是很长，一般单位题目中常用厘米或毫米做单位，计算时注意换算为米再求解；（ 3）注
意按实验要求保留相应位数；（4）作图时注意要让尽可能多的点在直线上，不在线上的点要分布
在直线两侧，偏差比较大的点作为坏数据去掉。
例2.在利用打点计时器研究小车做匀变速直线运动特点的实验中，某同学得到一条点迹清晰的纸带，
选取便于测量的部分进行研究，把计时起点标为 0，往后再每隔 4 个点标定一个计数点，分别标为
1、2、3、4、5、6、7，如图所示。
(1)已知相邻两计数点之间的时间间隔为 T，1、2 两点之间的距离为 x2，2、3 两点之间的距离为
x3，则打下计数点 2 时小车的瞬时速度为__________。
(2)该同学根据测量数据计算出小车的速度并记入表中。请在图中的坐标纸上，根据表中数据作出
小车运动的 v t 图像；由图像可求得小车加速度的大小 a＝__________m/s2。
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