第二章 匀变速直线运动的研究
第1节 实验：探究小车速度随时间变化的规律
班级 学号 姓名__________
【课程学习目标】：
1．会安装实验仪器，能正确操作，并进一步了解打点计时器的使用
2．根据打好点的纸带，能正确选取计数点，会求各点的瞬时速度
3．学会利用图象处理实验数据的方法，能根据图象描述小车运动速度随时间变化的规律
【课堂导学】：
1．实验目的：探究小车速度随时间变化的规律。
2．实验原理：利用打点计时器在纸带上打出的一列点，求出若干个测量点的瞬时速度，绘制出速度—时间图象，以探究小车速度随时间变化的规律。
3．实验器材：电磁打点计时器、低压 电源、导线、纸带、带滑轮的长木板、小车、细线、复写纸片、 、 。
4．实验步骤：
（1）如课本31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___________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2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，在后面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间隔作为一个时间单位T，而用每打五次点的时间间隔作为一个时间单位T，就是T=______s。在选好的计时起点下面标上0，在第6点下面标上1，在第11点下面标上2…，以此类推，点0、1、2…叫做计数点，如下图，一般取七个计数点为宜。
（5）利用第一章求速度的方法，测量出包含计数点在内的各段位移Δx，同时记录对应Δx的时间间隔Δt，填入下表“纸带1”各行中。
（6）增减所挂的钩码个数，再做2次实验，将测量结果分别填入表中“纸带2”、“纸带3”各行中。
5．数据记录与处理：
（1）将实验中获得的数据记录在下表中，算出各计数点0、1、2…附近的平均速度Δx/Δt，把它当作打点计时器打下这些点时的瞬时速度，填入对应的“纸带1”、“纸带2”、“纸带3”各行中。
计数点编号
0
1
2
3
4
5
6
对应时刻t/s
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
包含计数点的位移Δx/m
纸带1
纸带2
纸带3
对应Δx的时间Δt/s
纸带1
纸带2
纸带3
各计数点的速度v/(m·s-1)
纸带1
纸带2
纸带3
（2）以速度v为 轴，时间t为 轴，适当选取坐标轴的标度，建立直角坐标系，根据表中的数据，分别在同一直角坐标系中描点。
（3）根据描出的点群的分布规律，考虑用什么图线拟合这些点，分别在右图中画出小车运动的v-t图象。
6．实验结论：
根据小车运动的v-t图象，你能用自己的语言描述小车运动的速度随时间变化的规律吗？
【典例分析】：
1．实验器材的选择
例1．在下列给出的器材中，“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中所需的器材有_________________；为达到实验目的，还应增添_____________________________。
①电磁打点计时器 ②天平 ③低压直流电源 ④细绳 ⑤纸带 ⑥钩码 ⑦小车 ⑧秒表 ⑨一端有滑轮的长木板
2．熟悉实验操作步骤
例2．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，某同学操作中有以下实验步骤，其中有错误或遗漏的步骤有(遗漏步骤可编上序号G、H、…)___________________________
______________________________________________________________________。
A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，先放开纸带，再接通电源
B．将打点计时器固定在平板上，并接好电路
C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码
D．取下纸带
E．将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上平稳地滑行
F．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔
将以上步骤完善并按合理顺序填写在横线上：_____________________。
3．根据纸带判断物体速度随时间变化的规律
例3．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图所示为一条记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，每相邻的两个计数点之间还有4个点没有画出，交流电的频率为50HZ。
（1）在打点计时器打B、C、D点时，小车的速度分别为：vB＝______m/s，vC＝______ m/s，vD＝______ m/s
（2）在右图所示的坐标系中画出小车的v-t图象
（3）将图线延长与纵轴相交，交点的速度是______，此速度的物理意义是______________。
第二章 匀变速直线运动的研究
第1节 实验：探究小车速度随时间变化的规律
参考答案
【课堂导学】：
3．交流 钩码 刻度尺
4．（1）打点计时器
（2）钩码
（3）电源 小车
（4）0.1
5．（1）数据略
（2）纵 横
（3）图象略
6．小车运动的速度随时间均匀变大
【典例分析】：
例1．①④⑤⑥⑦⑨ 低压交流电源 刻度尺
例2．①A中应先接通电源，再放开纸带 ②D中取下纸带前应先断开电源
③补充：G换上新纸带，重复2次
BFECADG
例3．（1）vB＝1.38m/s，vC＝2.64m/s，vD＝3.90 m/s
（2）在右图所示的坐标系中画出小车的v-t图象
（3）交点的速度是0.2m/s，此速度的物理意义是0时刻打A点时小车的速度。
【达标检测】：
1．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下列说法中正确的是（ ）
A．通过调节，应使小车、纸带、细线和定滑轮上边缘在一条直线上
B．坐标轴单位长度越小越好
C．开始前要先接通电源后松纸带，打完点要先断开电源后取纸带
D．钩码的质量越大越好
2．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，对于减小实验误差来说，下列方法中有益的是（ ）
A．选取计数点，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
3．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，换上新纸带，重复操作两次，选择了一条打点最清晰的纸带，在选择计数点时，我们采用的正确方法是（ ）
A．舍掉开头过于密集的点，找一个适当的点当作计时起点
B．选取纸带上第一个点作计时起点，为了实验精确不能漏掉一个点
C．每两个相邻计数点的时间间隔只能取0.1s
D．每两个相邻计数点的时间间隔可视打点密度而定，可以选0.02s、0.04s、…、n×0.02s
4．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，算出小车经过各计数点瞬时速度如下
计数点序号
1
2
3
4
5
6
计数点对应的时刻（s）
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
通过计数点的速度（cm/s）
44.0
62.0
81.0
100.0
110.0
168.0
为了计算加速度，合理的方法是（ ）
A．根据任意两计数点的速度用公式算出加速度
B．根据实验数据画出v-t图象，量出其倾角，由公式a=tanα求出加速度
C．根据实验数据画出v-t图象，由图线上相距较远的两点所对应的速度、时间，用公式算出加速度
D．依次算出通过连续两个计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度
5．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下列关于作v-t图象的说法中，正确的是（ ）
A．只要确定了v-t图象中的两点，就可以得到小车运动的v-t图象，因此，实验只需要测出两组数据
B．作v-t图象时，所取的点越多，图线就越准确
C．作出的v-t图线应该通过所有的点，曲线曲折也可以
D．对于偏离直线较远的点，说明误差太大，应舍去
6．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz，记录小车运动的一段纸带如图所示，在纸带上选择A、B、C、D、E、F六个计数点，相邻两计数点之间还有四个点未画出，选A点为计时起点。
（1）在计时器打出点B、C、D、E时，小车的速度分别为：vB= m/s，vC= m/s，vD= m/s，vE= m/s。
（2）在平面直角坐标系中作出v-t图象。
（3）分析小车运动速度随时间变化的规律。
7．在利用打点计时器“探究小车速度随时间变化规律”的实验中，某同学在打出的纸带上每5点取一个计数点，共取了7个计数点，用以下方法绘制小车的v-t图象：先把纸带从每个计数点处剪断，得到6个短纸条，再把这些纸条并排贴在一张纸上，使这些纸条下端对齐，作为时间坐标轴，标出时间，最后将纸条上端中心连接起来，于是得到v-t图象，如图所示。这样做有道理吗？说说你的看法。
【达标检测】：
1．A C
2．A C D
3．A D
4．C
5．B D
6．（ 1）vB=0.25m/s，vC=0.35m/s，vD=0.45m/s，vE=0.55m/s。
（2）在平面直角坐标系中作出v-t图象。
（3）小车运动的v-t图象是一条倾斜向上的直线，说明速度随时间均匀增加
7．这样做有道理。
因为每段纸带长度都对应物体在相等时间（0.1s）内的位移Δx，而该位移平均速度Δx/0.1可粗略认为等于其中间时刻的瞬时速度，所以纸带长度正比于运动速度，从纸带长度均匀增加也可判断物体的运动速度均匀增加。
