2.1 实验 探究小车速度随时间变化的规律导学案—2022-2023学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 2.1 实验 探究小车速度随时间变化的规律导学案—2022-2023学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册（word版含答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 212.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-09-06 08:09:07 | ||
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文档简介
2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律
【学习目标】
1．了解打点计时器的构造、原理和使用方法。
2．学会使用打了点的纸带研究物体的运动情况。
3．掌握△S=aT2的物理含义，知道怎样判断一个直线运动是否为匀变速直线运动。
4．知道怎样利用匀变速运动的规律求某点的瞬时速度。
5．理解和掌握通过打点纸带用逐差法、v-t图象求匀变速直线运动的加速度。
【学习重点】
1．打点计时器的的使用。
2．纸带上数据的处理。
【学习难点】
对纸带的处理。
【学习过程】
一、练习使用打点计时器
1．实验原理
电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，它的工作电压是4～6V，电源频率是50Hz，它每隔0.02s打一次点。电火花计时器是利用火花放电在纸带上打出小孔而显示出点迹的计时仪器，使用220V交流电压，当电源频率为50Hz时，它每隔0.02s打一次点。如果运动物体带动的纸带通过打点计时器，在纸带上打下的点就记录了物体运动的时间，纸带上的点子也相应地表示出了运动物体在不同时刻的位置，研究纸带上点子之间的间隔，就可以了解在不同时间里，物体发生的位移和速度的大小及其变化，从而了解物体运动的情况。
2．注意事项
①打点计时器在纸带上应打出轻重合适的小圆点，如遇到打出的是短横线，应调整一下振针距复写纸片的高度使之增大一点。
②使用计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器稳定后，再释放纸带。
③释放物体前，应使物体停在靠近打点计时器的位置。
④使用电火花计时器时，应注意把两条白纸带正确穿好，墨粉纸盘夹在两纸带之
间，使用电磁打点计时器时，应让纸带通过限位孔，压在复写纸下面。
二、研究匀变速直线运动
1．实验目的
①进一步熟悉怎样使用打点计时器。
②测定匀变速直线运动的加速度。
2．实验原理
v-t图象法求加速度
3．注意事项
（1）钩码的质量适当大一些，使绳对小车的拉力始终远大于小车所受的摩擦力，保证外力基本恒定。
（2）调整滑轮架的角度，使小车的拉绳与长木板板面平行。
（3）开始时，应将小车位置摆正，使纸带与拉绳的方向一致，且不与打点计时器的限位孔边相摩擦。
（4）先启动打点计时器，再释放小车，小车行至终点时切断电源或脉冲输出开关。
（5）要防止钩码落地和小车跟定滑轮相撞。
（6）选择一条理想的纸带，是指纸带上的点迹清晰，适当舍弃点子密集部分，适当选取计数点，弄清楚所选的时间间隔T等于多少秒。
4．实验步骤
（1）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）把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上台适的钩码，把纸带穿过打点计时器并把它的一端固定在小车的后面。实验装置见图。
（3）把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开小车，让小车运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点。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使用，舍掉开头的比较密集的点子，在后边便于测量的地方找一个开始点，我们把每打五次点的时间作为时间的单位，也就是T=0.02×5=0.1s，在选好的开始点下面标明0，在第六点下面标明1，在第十一点下面标明2，在第十六点下面标明3……标明的点O，1，2，3……叫做记数点，两个相邻记数点间的距离分别是S1，S2，S3
（5）测出六段位移S1，S2，S3，……S6的长度，把测量结果填入表中。
（6）根据测量结果，利用前面的公式，计算出a1．a2．a3的值，注意T=0.02×5=ls。
（7）求出a1．a2．a3的平均值，它就是小车做匀变速直线运动的加速度。
【达标检测】
1．如图所示，根据打点计时器打出的纸带，表示物体做匀速运动的是（ ）
A． B．
C． D．
2．根据已打出的纸带，不用公式计算就可以直接得出的物理量是（ ）
①时间间隔 ②位移 ③加速度 ④平均速度
A．③④ B．①② C．②③ D．①④
3．物体沿直线运动，下列说法中正确的是（ ）
A．若物体某1秒内的平均速度是5 m/s，则物体在这1 s内的位移一定是5 m
B．若物体在第1 s末的速度是5 m/s，则物体在第1 s内的位移一定是5 m
C．若物体在10 s内的平均速度是5 m/s，则物体在其中1 s内的位移一定是5 m
D．物体通过某位移的平均速度是5 m/s，则物体在通过这段位移一半时的速度一定是2.5 m/s
4．如图所示，在用光电门传感器、数据采集器和计算机等器材测量小车作匀速运动加速度的实验中，如果两挡光片的间距d不变，仅改变两挡光片的宽度b，以下说法正确的是（ ）
A．无论两挡光片各自宽度变小还是变大，测出的加速度不变
B．只要两挡光片宽度的减小量相同，测量误差就可避免
C．从理论上讲，两挡光片的宽度都变小，测量的误差会减小
D．两挡光片的宽度都变小，测得小车的加速度必定变大
5．在“练习使用打点计时器”的实验中，下列操作正确的是（ ）
A．打点前，小车应靠近打点计时器，要先接通电源，待计时器开始打点再释放小车
B．计时器应使用6伏特以下的直流电源
C．打点频率为50Hz，每四个点取一个计数点，则计数点之间的时间间隔为
D．实验中应使小车速度尽量小些
6．下列实验过程中正确使用打点计时器的步骤顺序是（ ）
①启动电源，用手水平地拉动纸带，纸带上就打出一行小点
②关掉电源
③取下纸带，从能够看清的某个点开始，往后数若干个点，如果数出n个点，这些点划分出的间隔数是（n-1），由此计算出纸带从第1个点到第n个点的运动时间
④把纸带装好
⑤了解打点计时器的结构，然后把它固定在桌子上
⑥用刻度尺测量出从第1个点到第n个点的距离．
A．⑤④①②③⑥
B．⑤④①③⑥②
C．⑤④①⑥③②
D．⑤④①②⑥③
7．“用打点计时器测速度”的实验中，电火花计时器都是使用______（填交流或直流）电源的，电火花计时器的工作电压是_____V，当电源频率是50 Hz时，它每隔____s打一次点。
8．某学生在用打点计时器测速度和探究小车速度随时间变化的规律的实验中，都使用了电火花计时器，并打出纸带进行有关数据处理，已知所用交变电流的频率是50 Hz。
（1）关于电火花计时器的使用，下列说法正确的是______（可能有一个或多个正确选项）。
A．实验中需用停表记下运动的时间
B．开始释放小车时，应使小车靠近电火花计时器
C．先接通电火花计时器电源，然后放开小车
（2）在一次实验中某小组得到如图所示的纸带，并按照打点时间先后，依次选定了O、A、B、C、D、E、F七个计数点（每两个计数点之间还有四个点没有画出），并经过测量得到相邻计数点间的距离。根据实验数据，判断这个纸带做的是____（选填“加速”“匀速”或“减速”）运动。相邻两计数点间的时间间隔是_____s。
（3）在研究匀变速直线运动的实验中，算出了小车经过各计数点的瞬时速度，为了计算加速度，最合理的方法是_____。
A．根据任意两计数点的速度用公式a=算出加速度
B．根据实验数据画出v-t图，量出其倾角，由公式a=tan α求出加速度
C．根据实验数据画出v-t图，由图线上相距较远的两点所对应的速度、时间用公式a=算出加速度
D．依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度
9．为了测定气垫导轨上滑块的加速度，滑块上安装了宽度为d=3.0cm的遮光板，如图所示，滑块在牵引力作用下匀加速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光电门1的时间为Δt1=0.30s，通过光电门2的时间为Δt2=0.10s，遮光板从开始遮住光电门1到开始遮住光电门2的时间为Δt=3.0s，则遮光板通过光电门1时的速度v1=___________，光板通过光电门2时的速度v2=___________，滑块的加速度约为___________。（每个空均保留2位有效数字）
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
B2．B3．A4．C5．A6．A
7． 交流电源 220 0.02
BC 加速 0.1 C
9． 0.10m/s 0.30m/s 0.067m/s2
【学习目标】
1．了解打点计时器的构造、原理和使用方法。
2．学会使用打了点的纸带研究物体的运动情况。
3．掌握△S=aT2的物理含义，知道怎样判断一个直线运动是否为匀变速直线运动。
4．知道怎样利用匀变速运动的规律求某点的瞬时速度。
5．理解和掌握通过打点纸带用逐差法、v-t图象求匀变速直线运动的加速度。
【学习重点】
1．打点计时器的的使用。
2．纸带上数据的处理。
【学习难点】
对纸带的处理。
【学习过程】
一、练习使用打点计时器
1．实验原理
电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，它的工作电压是4～6V，电源频率是50Hz，它每隔0.02s打一次点。电火花计时器是利用火花放电在纸带上打出小孔而显示出点迹的计时仪器，使用220V交流电压，当电源频率为50Hz时，它每隔0.02s打一次点。如果运动物体带动的纸带通过打点计时器，在纸带上打下的点就记录了物体运动的时间，纸带上的点子也相应地表示出了运动物体在不同时刻的位置，研究纸带上点子之间的间隔，就可以了解在不同时间里，物体发生的位移和速度的大小及其变化，从而了解物体运动的情况。
2．注意事项
①打点计时器在纸带上应打出轻重合适的小圆点，如遇到打出的是短横线，应调整一下振针距复写纸片的高度使之增大一点。
②使用计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器稳定后，再释放纸带。
③释放物体前，应使物体停在靠近打点计时器的位置。
④使用电火花计时器时，应注意把两条白纸带正确穿好，墨粉纸盘夹在两纸带之
间，使用电磁打点计时器时，应让纸带通过限位孔，压在复写纸下面。
二、研究匀变速直线运动
1．实验目的
①进一步熟悉怎样使用打点计时器。
②测定匀变速直线运动的加速度。
2．实验原理
v-t图象法求加速度
3．注意事项
（1）钩码的质量适当大一些，使绳对小车的拉力始终远大于小车所受的摩擦力，保证外力基本恒定。
（2）调整滑轮架的角度，使小车的拉绳与长木板板面平行。
（3）开始时，应将小车位置摆正，使纸带与拉绳的方向一致，且不与打点计时器的限位孔边相摩擦。
（4）先启动打点计时器，再释放小车，小车行至终点时切断电源或脉冲输出开关。
（5）要防止钩码落地和小车跟定滑轮相撞。
（6）选择一条理想的纸带，是指纸带上的点迹清晰，适当舍弃点子密集部分，适当选取计数点，弄清楚所选的时间间隔T等于多少秒。
4．实验步骤
（1）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）把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上台适的钩码，把纸带穿过打点计时器并把它的一端固定在小车的后面。实验装置见图。
（3）把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开小车，让小车运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点。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使用，舍掉开头的比较密集的点子，在后边便于测量的地方找一个开始点，我们把每打五次点的时间作为时间的单位，也就是T=0.02×5=0.1s，在选好的开始点下面标明0，在第六点下面标明1，在第十一点下面标明2，在第十六点下面标明3……标明的点O，1，2，3……叫做记数点，两个相邻记数点间的距离分别是S1，S2，S3
（5）测出六段位移S1，S2，S3，……S6的长度，把测量结果填入表中。
（6）根据测量结果，利用前面的公式，计算出a1．a2．a3的值，注意T=0.02×5=ls。
（7）求出a1．a2．a3的平均值，它就是小车做匀变速直线运动的加速度。
【达标检测】
1．如图所示，根据打点计时器打出的纸带，表示物体做匀速运动的是（ ）
A． B．
C． D．
2．根据已打出的纸带，不用公式计算就可以直接得出的物理量是（ ）
①时间间隔 ②位移 ③加速度 ④平均速度
A．③④ B．①② C．②③ D．①④
3．物体沿直线运动，下列说法中正确的是（ ）
A．若物体某1秒内的平均速度是5 m/s，则物体在这1 s内的位移一定是5 m
B．若物体在第1 s末的速度是5 m/s，则物体在第1 s内的位移一定是5 m
C．若物体在10 s内的平均速度是5 m/s，则物体在其中1 s内的位移一定是5 m
D．物体通过某位移的平均速度是5 m/s，则物体在通过这段位移一半时的速度一定是2.5 m/s
4．如图所示，在用光电门传感器、数据采集器和计算机等器材测量小车作匀速运动加速度的实验中，如果两挡光片的间距d不变，仅改变两挡光片的宽度b，以下说法正确的是（ ）
A．无论两挡光片各自宽度变小还是变大，测出的加速度不变
B．只要两挡光片宽度的减小量相同，测量误差就可避免
C．从理论上讲，两挡光片的宽度都变小，测量的误差会减小
D．两挡光片的宽度都变小，测得小车的加速度必定变大
5．在“练习使用打点计时器”的实验中，下列操作正确的是（ ）
A．打点前，小车应靠近打点计时器，要先接通电源，待计时器开始打点再释放小车
B．计时器应使用6伏特以下的直流电源
C．打点频率为50Hz，每四个点取一个计数点，则计数点之间的时间间隔为
D．实验中应使小车速度尽量小些
6．下列实验过程中正确使用打点计时器的步骤顺序是（ ）
①启动电源，用手水平地拉动纸带，纸带上就打出一行小点
②关掉电源
③取下纸带，从能够看清的某个点开始，往后数若干个点，如果数出n个点，这些点划分出的间隔数是（n-1），由此计算出纸带从第1个点到第n个点的运动时间
④把纸带装好
⑤了解打点计时器的结构，然后把它固定在桌子上
⑥用刻度尺测量出从第1个点到第n个点的距离．
A．⑤④①②③⑥
B．⑤④①③⑥②
C．⑤④①⑥③②
D．⑤④①②⑥③
7．“用打点计时器测速度”的实验中，电火花计时器都是使用______（填交流或直流）电源的，电火花计时器的工作电压是_____V，当电源频率是50 Hz时，它每隔____s打一次点。
8．某学生在用打点计时器测速度和探究小车速度随时间变化的规律的实验中，都使用了电火花计时器，并打出纸带进行有关数据处理，已知所用交变电流的频率是50 Hz。
（1）关于电火花计时器的使用，下列说法正确的是______（可能有一个或多个正确选项）。
A．实验中需用停表记下运动的时间
B．开始释放小车时，应使小车靠近电火花计时器
C．先接通电火花计时器电源，然后放开小车
（2）在一次实验中某小组得到如图所示的纸带，并按照打点时间先后，依次选定了O、A、B、C、D、E、F七个计数点（每两个计数点之间还有四个点没有画出），并经过测量得到相邻计数点间的距离。根据实验数据，判断这个纸带做的是____（选填“加速”“匀速”或“减速”）运动。相邻两计数点间的时间间隔是_____s。
（3）在研究匀变速直线运动的实验中，算出了小车经过各计数点的瞬时速度，为了计算加速度，最合理的方法是_____。
A．根据任意两计数点的速度用公式a=算出加速度
B．根据实验数据画出v-t图，量出其倾角，由公式a=tan α求出加速度
C．根据实验数据画出v-t图，由图线上相距较远的两点所对应的速度、时间用公式a=算出加速度
D．依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度
9．为了测定气垫导轨上滑块的加速度，滑块上安装了宽度为d=3.0cm的遮光板，如图所示，滑块在牵引力作用下匀加速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光电门1的时间为Δt1=0.30s，通过光电门2的时间为Δt2=0.10s，遮光板从开始遮住光电门1到开始遮住光电门2的时间为Δt=3.0s，则遮光板通过光电门1时的速度v1=___________，光板通过光电门2时的速度v2=___________，滑块的加速度约为___________。（每个空均保留2位有效数字）
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
B2．B3．A4．C5．A6．A
7． 交流电源 220 0.02
BC 加速 0.1 C
9． 0.10m/s 0.30m/s 0.067m/s2