第1节 实验：探究小车速度随时间变化的规律（学生版）【帮课堂】2022-2023学年高一物理同步精品讲义（人教2019必修第一册 ）

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知识精讲
第1节 实验：探究小车速度随时间变化的规律
课程标准 课标解读
1．掌握探究小车速度随时间变化规律的
实验思想，能使用打点计时器进行实验。
2．能对实验数据进行记录和处理，并通
过数据分析得出实验结论。
3．了解其它探究小车速度随时间变化规
律的实验方法。
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。为建构匀变速直线运动的模型奠定基础。
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。
4、学习借助计算机数表软件绘制 v-t 图像，并选择适
当的函数拟合数据，得到物体速度随时间变化的规
律。
知识点 01 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
v
－
t
图象表示小车的运动情况：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
v
－
t
图象，图线的倾斜程度表示加速度的大小，如果
v
－
t
图象是一
条倾斜的直线，说明小车的速度是均匀变化的.
知识点 02 进行实验
(1)如图所示，把一端附有定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，下面挂上适当的钩码，把纸带穿过打点计时
器，并把纸带的一端连在小车的后面.
(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(填“接通电源”或“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)换上新纸带，重复操作两次.
【即学即练 1】在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列说法中正确的是(
)
A．长木板一定要水平摆放 B．使用刻度尺测量长度时，不
必估读
C．使用刻度尺测量长度时，要估读到分度值的下一位 D．作 vt 图象时，所描线必须经
过每一个点
【答案】C
【解析】实验过程中，一般长木板应平放，不能侧向倾斜，但适当一端高一端低，也是可
以的，A错误．使用刻度尺测长度时，需要估读到分度值的下一位， B错误，C正确．作
vt 图象时，若各点与直线拟合，则作直线并使直线经过尽量多的点，不在直线上的点，分
布在直线两侧，D错误．
知识点 03 记录数据
选择计数点，记录瞬时速度。
【即学即练 2】在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下列说法正确的是（　
　）
A．分别逐个测出每两个相邻计数点间的距离，这样便于记录
B．为使测量更为严谨，应把打下的第一个点作为第一个测量点
C．为了便于测量，应舍掉开头一些过于密集的点，找一个适当的点当作计时起点
D．两相邻计数点间的时间间隔必须是 0.1 s
答案：C
【解析】测量每两个相邻计数点间的距离时，应该用毫米刻度尺的零刻度对准计时起点，
一次读出各计数点对应的刻度值，然后逐一相减，得到每两个相邻计数点间距离的数值，
故A错误；纸带上开始时打的点比较密集，点距过小，测量误差较大，故应舍去，找一个
适当的点当作计时起点，故B错误，C正确；选取计数点，可增加测量距离，减小测量过
程所产生的误差，两相邻计数点间的时间间隔不一定取 0.1 s，故D错误。故选C。
知识点 04 数据采集、处理及分析
1.采集数据
如图所示，一般不是直接测量相邻两个计数点间的距离，而是先测量出各个计数点到计时
零点的距离
x
1、
x
2、
x
3、
x
4、
x
5，再计算出相邻的两个计数点间的距离.Δ
x
1＝
x
1，Δ
x
2＝
x
2
－
x
1，Δ
x
3＝
x
3－
x
2，Δ
x
4＝
x
4－
x
3，Δ
x
5＝
x
5－
x
4.
2.求各计数点的瞬时速度
(1)各计数点对应的瞬时速度用平均速度来代替，即
v
1＝，
v
2＝，…
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
＝0.1 s.
(2)设计表格并记录相关数据
位置编号 1 2 3 4 5 6 7
时刻
t
/s 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
v
/(m·s－1)
3.作出小车运动的
v
－
t
图象
(1)定标度：坐标轴的标度选取要合理，应使图象大致布满坐标纸.
(2)描点：在坐标纸上描出各个坐标点的位置.
(3)连线：用一条平滑的曲线或直线“拟合”这些点.
4.分析数据并求出加速度
(1)如果画出的
v
－
t
图象是一条倾斜的直线，说明小车做速度均匀变化的直线运动.图象和
纵轴的交点表示开始计时时小车的速度.
(2)求出小车的加速度
在
v
－
t
图象上任意取两个间隔较远的点(这两个点不一定是我们表格中已测得的点)，找出
它们的坐标值，然后把它们的坐标值代入公式 中求出加速度，即用图线的斜率求加
速度.
【即学即练 3】在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下列说法正确的是(　　)
A．分别逐个测出每两个相邻计数点间的距离，这样便于记录
B．为使测量更为严谨，应把打下的第一个点作为第一个测量点
C．为了便于测量，应舍掉开头一些过于密集的点，找一个适当的点当作计时起点
D．两相邻计数点间的时间间隔必须是 0.1 s
【答案】C
【解析】测量每两个相邻计数点间的距离时，应该用毫米刻度尺的零刻度对准计时起点，
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