《【新教材】人教版（2019）高中物理必修第一册》2.1实验：探究小车随时间变化的规律 讲义

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第二章匀变速直线运动的研究
第1节实验：探究小车随时间变化的规律
【素养目标】
1.能熟练使用打点计时器。
2.会根据相关实验器材，设计实验并完成操作。
3.会处理纸带求各点瞬时速度。
4.会设计表格并用表格处理数据。
5.会用 v-t 图像处理数据，表示运动规律
6.掌握图象的一般方法，并能描述运动的特点。
【必备知识】
知识点一、实验思路
1．利用打点计时器所打纸带的信息，代入计算式 vn＝，即用以 n点为中心的一小段时间间隔的平均速度
代替 n点的瞬时速度．
2．用描点法作出小车的 vt 图象，根据图象的形状判断小车的运动性质．若所得图象为一条倾斜直线则表
明小车做匀变速直线运动．
3．利用 vt 图象求出小车的加速度．
知识点二、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．换上新的纸带，重复实验两次．
5．增减所挂钩码，按以上步骤再做两次实验．
1
知识点三、数据分析
1．表格法
(1)从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开始一些比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个
点，作为计数始点，以后依次每五个点取一个计数点，并标明 0、1、2、3、4、…，如图所示，这样相邻
计数点间的时间间隔 T=0.1s（电源频率为 50Hz）
(2)依次测出 01、02、03、04、…的距离 x1、x2、x3、x4、…，填入表中.
位置 123456
长度 x1x2x3x4x5x6
各段长度 0～2 1～3 2～4 3～5 4～6
时间间隔
v/(m·s－1)
(3)1、2、3、4、…各点的瞬时速度分别为：v1＝、v2＝、v3＝、v4＝、….将计算得出的各点的速度填入
表中．
(4)根据表格中的数据，分析速度随时间变化的规律．
2．做 v-t 图像
(1)以速度 v为纵轴、时间 t为横轴建立平面直角坐标系，根据所测得的 v、t数据在坐标系中描点、连线，
做出小车运动的 v-t 图像。
(2)观察所得到的直线，分析物体的速度随时间的变化规律．
(3)根据所画 vt 图象求出小车运动的加速度 a＝.
知识点四、误差分析
1.系统误差
（1）木板的粗糙程度不同，摩擦不均匀．
（2）电源的频率不稳定带来误差
2．偶然误差
2
（1）根据纸带测量的位移有误差，从而计算出的瞬时速度有误差．
（2）作 vt 图象时单位选择不合适或人为作图不准确带来误差．
知识点五、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．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．
5．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．
6．要区分打点计时器打出的计时点和人为选取的计数点，一般在纸带上每隔 4个点取一个计数点，即时
间间隔为 t＝0.02×5 s＝0.1 s.
7．在坐标纸上画 vt 图象时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图象尽量分布在较大的坐标平面内．
【课堂检测】
1.在实验中，利用纸带上的数据和第一章的方法得出各计数点的瞬时速度后，以速度 v为纵轴，以时间 t
为横轴建立直角坐标系。某次实验中某同学描出的点如图所示。在直角坐标系上一共描出了10 个点。下
列思考有道理的是（66）
①这10 个点无论如何也不在一条直线上，因此小车运动的 v-t 图象不可能为一条直线，而应为一条光滑
的曲线
②这10 个点中有 6个点虽然不在一条直线上，但它们紧挨在一条直线附近，只有F和B两点离这条直线
太远
③在10 个点当中只有4个点能画在一条直线上（A、D、G、I），有六个点不在该直线上，这条直线肯定
不能表示小车运动的规律
④与直线偏差较小的点（C、E、H、J）可能是实验误差造成的，而与直线偏离较大的点（B、F）则可能
是实验中出现错误造成的
A.&①③&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&B.&②④&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&C.&①②&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&D
.&③④
3
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