高中物理第二章 匀变速直线运动的研究1 实验：探究小车速度随时间变化的规律导学案及答案

这是一份高中物理第二章 匀变速直线运动的研究1 实验：探究小车速度随时间变化的规律导学案及答案，共6页。学案主要包含了控制实验条件，实验数据处理等内容，欢迎下载使用。
2021-2022学年人教版（2019）必修第一册 2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律 学案学习目标1、巩固打点计时器的使用、纸带数据处理和测量瞬时速度的方法。2、通过实验探究，体验如何从实验研究中获取数据，学会利用图像处理实验数据的科学方法。3、知道小车在重物牵引下运动速度随时间变化的规律。重点难点1、进行实验，正确操作，记录数据。（重点）2、分析数据，作出v-t图像，直观反应规律。（重点）3、正确进行实验操作。（难点）4、分析数据，作出v-t图像。（难点）自主探究一、实验目的（1）进一步练习使用打点计时器；（2）处理实验数据，并据此判断小车的速度随时间的变化规律。二、实验原理利用打点计时器打出的纸带上记录的信息，可以计算出各时刻的瞬时速度。利用描点法作出小车的v-t图像，根据图像判断小车速度随时间的变化规律。三、注意事项开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器；先接通电源，打点稳定后再释放小车；实验时要注意保护小车及滑轮，要避免它们被碰坏；小车另一端所挂的槽码个数要适当，避免加速度过大而使纸带上打的点太少，或加速度太小使各段位移无法区别，从而增大误差。探究思考一、控制实验条件1、注意事项每个实验都要在一定条件下实施，如果没有按照实验条件进行实验，则难以获取准确的实验数据，达不到实验目的。如图所示，本实验应注意以下几点：（1）安装：①细线、纸带要保持水平；②小车要靠近打点计时器；③槽码个数适当；④打点计时器要接相应的交流电源。（2）实验过程：①先打点后释放小车；②小车接近定滑轮时要及时制动，以免损坏仪器；③多打几条纸带。2、判断图中安装实验器材时出现的错误主要错误有：（1）连接小车的细线应与木板保持水平。（2）电池应改为交流电源。（3）释放小车时，小车应靠近打点计时器。【典例一】1、在“研究匀变速直线运动”的实验中，包含下列四个步骤:①把长木板放在实验台上，用木块垫高;②把纸带穿过打点计时器，并固定在小车后面;③把打点计时器固定在长木板垫高的一端，连接好电路;④把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开小车。正确的操作顺序是(   )A.①②③④ B.①②④③ C.②①③④ D.①③②④解题思路：先组装器材，然后进行实验操作，所以首先把长木板放在实验台上，用木块垫高，然后将打点计时器固定在长木板垫高的一端，并接好电路;再将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔，最后把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开小车，故顺序为①③②④，故选D。答案：D二、实验数据处理1、瞬时速度的计算正确使用毫米刻度尺测量每个计数点与第一个计数点间的距离，再得出每相邻两个计数点间的距离，如图所示。由于各计数点的时间间隔比较短，可以用平均速度来代替瞬时速度。即，然后将各计数点对应的时刻与求出的瞬时速度填入设计的表格中。计数点序号12345计数点对应的时刻t/s0.100.200.300.400.50通过计数点时的速度      2、作v-t图像以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，根据表中的数据，选定合适的坐标标度，在直角坐标系中描点，用平滑的曲线连接描绘出的各点，要使尽可能多的点分布在线上，不在线上的点应大致分布在线的两侧，个别偏离较远的点往往是因为错误造成的，应舍去不用。得出v-t图像如图所示。3、实验结论通过直接分析图像的特点得到小车运动的v-t图像是一条倾斜的直线，那么当时间变化相同的值时，速度也会增加相同的值。可以得出结论：小车的速度随时间均匀增加（或变化）。【典例二】2、气垫导轨上的滑块经过光电门时，其遮光条将光遮住，电子计时器可自动记录遮光时间。测得遮光条的宽度为，用近似代表滑块通过光电门时的瞬时速度。为使更接近瞬时速度，下列做法正确的是(   )A.换用宽度更宽的遮光条 B.换用宽度更窄的遮光条C.增大滑块的质量  D.减小滑块的质量解题思路：本题中利用平均速度等效替代瞬时速度，故只能尽量减小遮光时间，可换用宽度更窄的遮光条，故A错误，B正确;滑块的质量对滑块的速度大小的测定没有影响，故C、D错误。答案： B随堂训练1、某同学在测定匀变速直线运动加速度时，得到了几条较为理想的纸带，已在每条纸带上每5个点取一个计数点，依打点先后编号为0、1、2、3、4、5.由于不小心，纸带被撕断了，如图，请根据给出的四段纸带回答：在三段纸带中选出从纸带A上撕下的那段应该是(   )A. B.C. D.答案：C2、为测定气垫导轨上滑块的加速度，滑块上安装了宽度为的遮光板(如图所示)．滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门，配套的数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门的时间为，通过第二个光电门的时间为，遮光板从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间为，则下列说法正确的是(   )A.滑块通过第二个光电门时的速度为0.82 m/sB.滑块的加速度是C.滑块在两光电门间的平均速度是0.57 m/s D.两光电门间的距离为0.25 m答案： ABC3、在“测定匀变速直线运动的加速度”实验中，下列方法有利于减小实验误差的是（   ） A.选取记数点，把每打五个点的时间间隔作为一个时间单位B.使小车运动的加速度尽量小些C.舍去纸带上密集的点，只利用点迹清晰，点间间隔适当的那一部分进行测量、计算D.选用各处平整程度，光滑程度相同的长木板做实验答案：ACD4、小车牵引纸带沿斜面下滑，用打点计时器打出的纸带如图所示。已知打点周期为0.02s。根据纸带提供的数据填写表格并求出加速度为___________，作出图像。(保留3位有效数字)分段第1段第2段第3段第4段第5段第6段时间t/s0~0.10~0.20.2~0.30.3~0.40.4~0.50.5~0.6隔断位移x/m平均速度      答案：0.145 0.245 0.355 0.455 0.560 0.6651.04 如图所示