高中物理人教版 (新课标)必修11 实验：探究小车速度随时间变化的规律导学案

§2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律

【学习目标  细解考纲】

1．会正确使用打点计时器打出的匀变速直线运动的纸带。

2．会用描点法作出 v-t 图象。

3．能从 v-t 图象分析出匀变速直线运动的速度随时间的变化规律。

4．培养学生的探索发现精神。

【知识梳理  双基再现】

一．实验目的    探究小车速度随            变化的规律。

二．实验原理    利用         打出的纸带上记录的数据，以寻找小车速度随时间变化的规律。

三．实验器材    打点计时器、低压     电源、纸带、带滑轮的长木板、小车、     、细线、复写纸片、          。

四．实验步骤

1．如课本34页图所示，把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，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．把一条细线拴在小车上，使细线跨过滑轮，下边挂上合适的       。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        后，放开       ，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。换上新纸带，重复实验三次。 

4．从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开头比较密集的点迹，在后边便于测量的地方找一个点做计时起点。为了测量方便和减少误差，通常不用每打一次点的时间作为时间的单位，而用每打五次点的时间作为时间的单位，就是T=0.02 s ×5=0.1 s 。在选好的计时起点下面表明A，在第6点下面表明B，在第11点下面表明C……，点A、B、C……叫做计数点，两个相邻计数点间的距离分别是x1、x2、x3…… 

5．利用第一章方法得出各计数点的瞬时速度填入下表：

6．以速度v为    轴，时间t为    轴建立直角坐标系，根据表中的数据，在直角坐标系中描点。

7．通过观察思考，找出这些点的分布规律。

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，计时器工作后，再放开小车，当小车停止运动时及时断开电源。

3．   要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞，当小车到达滑轮前及时用手按住它。

4．   牵引小车的钩码个数要适当，以免加速度过大而使纸带上的点太少，或者加速度太小而使各段位移无多大差别，从而使误差增大。加速度的大小以能在60cm长的纸带上清楚地取得六七个计数点为宜。

5．要区别计时器打出的点和人为选取的计数点。一般在纸带上每5个点取一个计数点，间隔为0.1 s 。

【小试身手  轻松过关】

1．在探究小车速度随时间变化的规律的实验中，按照实验进行的先后顺序，将下述步骤地代号填在横线上                      。

A．把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面   

B．把打点计时器固定在木板的没有滑轮的一端，并连好电路   

C．换上新的纸带，再重做两次   

D．把长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面  

E．使小车停在靠近打点计时器处，接通电源，放开小车，让小车运动  

F．把一条细线拴在小车上，细线跨过定滑轮，下边吊着合适的钩码  

G．断开电源，取出纸带

2．在下列给出的器材中，选出“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中所需的器材并填在横线上（填序号）。

①打点计时器    ②天平   ③低压交流电源   ④低压直流电源   ⑤细线和纸带     ⑥钩码和小车   ⑦秒表   ⑧一端有滑轮的长木板   ⑨刻度尺

选出的器材是                                

3．某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，算出小车经过各计数点的瞬时速度如表格中所示：

   请作出小车的v-t图象，并分析运动特点。

4．两做直线运动的质点A、B的 v- t图象如图所示，试分析它们的运动情况。

【基础训练  锋芒初显】

5．一个人沿平直的街道匀速步行到邮局去发信，又以原速率步行返回原处，设出发时的方向为正，在下列四个图中近似描述他的运动的是（     ）

6．甲、乙两物体在同一直线上运动，它们的 v-t 图象如图，可知（    ）

A．在t1时刻，甲和乙的速度相同               

B．在t1时刻，甲和乙的速度大小相等，方向相反

C．在t2时刻，甲和乙的速度方向相同，加速度方

向也相同

D．在t2时刻，甲和乙的速度相同，加速度也相同

【举一反三  能力拓展】

7．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图给出了从0点开始，每5个点取一个计数点的纸带，其中0、1、2、3、4、5、6都为计数点。测得：s1=1.40 cm，s2=1.90 cm，s3=2.38 cm，  s4= 2.88 cm，s5=3.39 cm，s6=3.87 cm。那么：

（1）在计时器打出点1、2、3、4、5时，小车的速度分别为：v1=        cm/s ，v2=         cm/s ，v3=         cm/s ，v4=         cm/s ，v5=         cm/s 。

（2）在平面直角坐标系中作出速度—时间图象。 

（3）分析小车运动速度随时间变化的规律。

【名师小结  感悟反思】

   在纸带上选取合适的测量点作为计时起点，在选好计数点后利用平均速度近似为该点瞬时速度的方法，得出各计数点的瞬时速度，描点连线作图建立速度—时间图象可直观地描绘出质点的运动情况。