第1节 实验:探究小车速度随时间变化的规律(教师版)【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 法画出小
车的
v
-
t
图象,图线的 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 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 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 ,并把纸
带的一端连在小车的后面.
(3)把小车停在 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 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“ ” 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 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 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,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。
【即学即练 4】11.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,某同学得到一条用电火花打点计时器
打下的纸带如图甲所示,并在其上取了 A、B、C、D、E、F、G共7个计数点,每相邻两个计数点间还有
4个点在图中没有画出,电火花计时器接 220 V、50 Hz 的交流电源。该同学经过测量并计算得到电火花打
点计时器在打 B、C、D、E、F各点时小车的瞬时速度如下表:
计数点 B C D E F
速度(m/s) 0.141 0.185 0.220 0.254 0.301
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