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（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（含答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-09-16 15:58:56 | ||
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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．知道怎样利用匀变速运动的规律求某点的瞬时速度。
4．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】
1．探究目的：利用打点计时器或电火花计时器探究小车在重物牵引下的运动特点，根据纸带记录的点研究小车速度的变化规律。
2．探究过程：
（1）“探究小车速度随时间变化规律”的实验原理如图2-1-1所示，请写出实验所需的器材：_____________________________________________________________________。
ref SHAPE \* MERGEFORMAT
（2）根据原理图，安装好实验装置，将小车停在靠近打点计时器处，接通_______后,再释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一列小点，换上新的纸带,重复实验三次。
（3）从三条纸带中选择一条点迹清晰且所有点都在同一直线上的纸带，舍掉开头一些比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个开始点标上O，为了测量方便和减小误差，在选好的开始点后面每打五次点取一个点，这个点叫做计数点，并标明1、2、3……（如图2-1-2所示），两个相邻计数点的时间间隔就是T=5×0.02s=0.1s。距离分别是x1、x2、x3……
（4）增减所挂的钩码数，重复实验步骤(2)～(3)，再做两次实验.
3．数据处理
（1）利用纸带计数点间距离x1、x2、x3……和相对应的时间，根据第一章用打点计时器测量瞬时速度的方法,得出各计数点的瞬时速度， ……其中Ｔ＝0.1s；求出各计数点的瞬时速度后，由加速度的定义：计算出小车做直线运动的加速度a。
（2）将得到的瞬时速度值分别填入下表：
小车在几个时刻的瞬时速度
位置编号 0 1 2 3 4 5
时间t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
v1/(m s-1)
v2/(m s-1)
v3/(m s-1)
（3）作出速度—时间图象
运用“拟合”描点法画v-t图象：在科学上,为了描述实验中测量量之间的关系,先将其在坐标系中描点,然后用一条曲线(包括直线)“拟合”这些点,使画出的曲线两侧的点数大致相同,这种描点方法叫拟合描点法。
每次实验，描出的几个点都大致在一条直线上，由于实验误差是不可避免的,所以有些点会落在直线的左边,有些点落在了直线的右边，如果是没有误差的理想情况，这些点才能全部落在直线上。需要注意的是,如果在拟合这些点时，发现某一个点离散得较多，远远偏离了拟合曲线，则说明此点反映的实验数据存在问题，应重做这一步实验或舍去此点。
（4）作出v-t图象，图线的斜率就是小车运动的加速度。
4．注意事项
（1）如使用打点计时器，那么它必须接在6－8V的低压交流电源上，如使用电火花计时器，则须接在220V的交流电源上。注意计时器不宜长时间通电，每次都要及时关闭电源开关。
（2）实验时，先启动打点计时器，待工作稳定后再让纸带运动。另外，复写纸的油面要向下，纸带从复写纸的下面穿过，这样纸带上才能够打出点来。复写纸转轴可前后移动，用以改变振针打在复写纸的不同位置上，以保证打出的点清晰，同时也可以充分利用复写纸。如使用电火花计时器，使用时，首先检查墨粉纸盘是否已经正确地套在纸盘轴上，检查两条纸带是否已经正确地穿好，墨粉纸盘是否已经夹在两条纸带之间。
（3）使用打点计时器，如发现点迹太轻或有拖痕，应检查打点针是否太短或太长，并予以调整。若使用电火花计时器时发现点迹不清，则需要更换墨粉纸盘。
（4）安装研究匀变速直线运动的实验装置时，初始时要把小车的位置摆正，使纸带与拉绳的方向一致，且不与计时器的限位槽边相擦。
（5）由于打点周期比较小，点间距离较小，通常每隔4个实际点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为T＝0.02s×5＝0.1s。
【达标检测】
1．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
2．电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，根据打点计时器打出的纸带，不经计算，通过测量可以从纸带上直接得到的物理量是（ ）
A．时间间隔 B．位移 C．平均速度 D．瞬时速度
3．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下列实验操作中，错误的是（ ）
A．打点计时器应使用交流电源
B．将打点计时器固定在长木板无滑轮一端，并接好电源
C．实验开始时，先释放小车，再接通打点计时器电源
D．打点结束后，先断开电源，再取下纸带
4．如图所示是小明同学运动过程的图象，x表示他相对出发点的位移，则
A．小明在做匀速直线运动
B．小明在第末的速度为
C．小明在第的加速度大小为
D．小明距离出发点最远
5．在“练习打点计时器”的实验中，下列说法正确的是（ ）
A．电磁打点计时器使用的是6V以下的直流电源
B．在测量物体速度时，先让物体运动，后接通打点计时器的电源
C．纸带上的点迹记录了物体运动的时间及位移信息
D．纸带上相邻计数点间的时间间隔一定是0.02s
6．某同学在实验中打出的一条纸带如图所示，计时器打点的时间间隔为0.02s．他从比较清晰的点起，每五个点取一个计数点，则相邻两计数点间的时间间隔为（ ）
A．0.1s B．0.01s C．1s D．0.02s
7．(1)打点计时器是一种使用______电源的计时仪器，当电源的频率为50Hz时，振针每隔______秒打一个点，如图所示为一次记录小车匀变速直线运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的记数点，相邻记数点间有四个点未画出。（计算结果保留三位有效数字）
(2)计算B点的瞬时速度大小______m/s；
(3)计算小车的加速度大小a=______m/s2。
8．打点计时器是高中物理实验中常用的实验器材，请你完成下列有关问题
①打点计时器是________的仪器．
②如图A、B是两种打点计时器的图片，其中A是________打点计时器，B是________打点计时器．
③打点计时器使用的电源为________（选填交流或直流）电源，打点的时间间隔为0.02s．如果当时电网中交变电流的频率稍有增大，打点时间间隔为0.019s，而做实验的同学并不知道，那么速度的测量值与实际值相比________（选填：偏大、偏小、不变）
9．一小球在桌面上从静止开始做加速直线运动，现用高速摄影机在同一底片上多次曝光，记录下小球每次曝光的位置，并将小球的位置进行编号。如图甲所示，1位置恰为小球刚开始运动的瞬间，作为零时刻。摄影机连续两次曝光的时间间隔均相同，小球从1位置到6位置的运动过程中经过各位置的速度分别为v1＝0，v2＝0.06 m/s，v3＝________ m/s，v4＝0.18 m/s，v5＝________ m/s。在图乙所示的坐标纸上作出小球的速度－时间图像_________（保留描点痕迹）；根据图像可求出加速度a＝________ m/s2。（结果保留两位有效数字）
10．小明与他的同伴在做测定匀变速直线运动的加速度的实验时，由于他的同伴不太明确该实验的目的及原理，他从实验室里借取了如下器材：
（1）下列哪些器材是多余的______：
①电磁打点计时器②天平③低压交流电源④细绳⑤纸带
⑥小车⑦钩码⑧秒表⑨一端有滑轮的长木板
（2）为达到实验目的，还需要的器材是______：
（3）小明在试验中打出了一条纸带，已知计时器打点的时间间隔为0.02s，他按打点先后顺序每5个点取1个计数点，得到了O、A、B、C、D等几个计数点，如图所示，则相邻两个计数点之间的时间间隔为_________s。用刻度尺量得OA=1.50cm，AB=1.90cm，BC=2.30cm，CD=2.70cm，打C点时纸带的速度大小为__________m/s。该匀变速直线运动的加速度的大小a=______m/s2。
参考答案：
1．B
2．B
3．C
4．D
5．C
6．A
7． 交流 0.02s 0.875 3.50
8． 计时 电火花 电磁 交流 偏小
9． 0.12 0.24 0.12
10． ②⑧ 刻度尺 0.10 0.25 0.40
图2-1-1
纸带
小车
打点计时器
电源插头
０
１
２
３
x１
x２
x３
图２-１-2
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
【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．知道怎样利用匀变速运动的规律求某点的瞬时速度。
4．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】
1．探究目的：利用打点计时器或电火花计时器探究小车在重物牵引下的运动特点，根据纸带记录的点研究小车速度的变化规律。
2．探究过程：
（1）“探究小车速度随时间变化规律”的实验原理如图2-1-1所示，请写出实验所需的器材：_____________________________________________________________________。
ref SHAPE \* MERGEFORMAT
（2）根据原理图，安装好实验装置，将小车停在靠近打点计时器处，接通_______后,再释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一列小点，换上新的纸带,重复实验三次。
（3）从三条纸带中选择一条点迹清晰且所有点都在同一直线上的纸带，舍掉开头一些比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个开始点标上O，为了测量方便和减小误差，在选好的开始点后面每打五次点取一个点，这个点叫做计数点，并标明1、2、3……（如图2-1-2所示），两个相邻计数点的时间间隔就是T=5×0.02s=0.1s。距离分别是x1、x2、x3……
（4）增减所挂的钩码数，重复实验步骤(2)～(3)，再做两次实验.
3．数据处理
（1）利用纸带计数点间距离x1、x2、x3……和相对应的时间，根据第一章用打点计时器测量瞬时速度的方法,得出各计数点的瞬时速度， ……其中Ｔ＝0.1s；求出各计数点的瞬时速度后，由加速度的定义：计算出小车做直线运动的加速度a。
（2）将得到的瞬时速度值分别填入下表：
小车在几个时刻的瞬时速度
位置编号 0 1 2 3 4 5
时间t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
v1/(m s-1)
v2/(m s-1)
v3/(m s-1)
（3）作出速度—时间图象
运用“拟合”描点法画v-t图象：在科学上,为了描述实验中测量量之间的关系,先将其在坐标系中描点,然后用一条曲线(包括直线)“拟合”这些点,使画出的曲线两侧的点数大致相同,这种描点方法叫拟合描点法。
每次实验，描出的几个点都大致在一条直线上，由于实验误差是不可避免的,所以有些点会落在直线的左边,有些点落在了直线的右边，如果是没有误差的理想情况，这些点才能全部落在直线上。需要注意的是,如果在拟合这些点时，发现某一个点离散得较多，远远偏离了拟合曲线，则说明此点反映的实验数据存在问题，应重做这一步实验或舍去此点。
（4）作出v-t图象，图线的斜率就是小车运动的加速度。
4．注意事项
（1）如使用打点计时器，那么它必须接在6－8V的低压交流电源上，如使用电火花计时器，则须接在220V的交流电源上。注意计时器不宜长时间通电，每次都要及时关闭电源开关。
（2）实验时，先启动打点计时器，待工作稳定后再让纸带运动。另外，复写纸的油面要向下，纸带从复写纸的下面穿过，这样纸带上才能够打出点来。复写纸转轴可前后移动，用以改变振针打在复写纸的不同位置上，以保证打出的点清晰，同时也可以充分利用复写纸。如使用电火花计时器，使用时，首先检查墨粉纸盘是否已经正确地套在纸盘轴上，检查两条纸带是否已经正确地穿好，墨粉纸盘是否已经夹在两条纸带之间。
（3）使用打点计时器，如发现点迹太轻或有拖痕，应检查打点针是否太短或太长，并予以调整。若使用电火花计时器时发现点迹不清，则需要更换墨粉纸盘。
（4）安装研究匀变速直线运动的实验装置时，初始时要把小车的位置摆正，使纸带与拉绳的方向一致，且不与计时器的限位槽边相擦。
（5）由于打点周期比较小，点间距离较小，通常每隔4个实际点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为T＝0.02s×5＝0.1s。
【达标检测】
1．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
2．电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，根据打点计时器打出的纸带，不经计算，通过测量可以从纸带上直接得到的物理量是（ ）
A．时间间隔 B．位移 C．平均速度 D．瞬时速度
3．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下列实验操作中，错误的是（ ）
A．打点计时器应使用交流电源
B．将打点计时器固定在长木板无滑轮一端，并接好电源
C．实验开始时，先释放小车，再接通打点计时器电源
D．打点结束后，先断开电源，再取下纸带
4．如图所示是小明同学运动过程的图象，x表示他相对出发点的位移，则
A．小明在做匀速直线运动
B．小明在第末的速度为
C．小明在第的加速度大小为
D．小明距离出发点最远
5．在“练习打点计时器”的实验中，下列说法正确的是（ ）
A．电磁打点计时器使用的是6V以下的直流电源
B．在测量物体速度时，先让物体运动，后接通打点计时器的电源
C．纸带上的点迹记录了物体运动的时间及位移信息
D．纸带上相邻计数点间的时间间隔一定是0.02s
6．某同学在实验中打出的一条纸带如图所示，计时器打点的时间间隔为0.02s．他从比较清晰的点起，每五个点取一个计数点，则相邻两计数点间的时间间隔为（ ）
A．0.1s B．0.01s C．1s D．0.02s
7．(1)打点计时器是一种使用______电源的计时仪器，当电源的频率为50Hz时，振针每隔______秒打一个点，如图所示为一次记录小车匀变速直线运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的记数点，相邻记数点间有四个点未画出。（计算结果保留三位有效数字）
(2)计算B点的瞬时速度大小______m/s；
(3)计算小车的加速度大小a=______m/s2。
8．打点计时器是高中物理实验中常用的实验器材，请你完成下列有关问题
①打点计时器是________的仪器．
②如图A、B是两种打点计时器的图片，其中A是________打点计时器，B是________打点计时器．
③打点计时器使用的电源为________（选填交流或直流）电源，打点的时间间隔为0.02s．如果当时电网中交变电流的频率稍有增大，打点时间间隔为0.019s，而做实验的同学并不知道，那么速度的测量值与实际值相比________（选填：偏大、偏小、不变）
9．一小球在桌面上从静止开始做加速直线运动，现用高速摄影机在同一底片上多次曝光，记录下小球每次曝光的位置，并将小球的位置进行编号。如图甲所示，1位置恰为小球刚开始运动的瞬间，作为零时刻。摄影机连续两次曝光的时间间隔均相同，小球从1位置到6位置的运动过程中经过各位置的速度分别为v1＝0，v2＝0.06 m/s，v3＝________ m/s，v4＝0.18 m/s，v5＝________ m/s。在图乙所示的坐标纸上作出小球的速度－时间图像_________（保留描点痕迹）；根据图像可求出加速度a＝________ m/s2。（结果保留两位有效数字）
10．小明与他的同伴在做测定匀变速直线运动的加速度的实验时，由于他的同伴不太明确该实验的目的及原理，他从实验室里借取了如下器材：
（1）下列哪些器材是多余的______：
①电磁打点计时器②天平③低压交流电源④细绳⑤纸带
⑥小车⑦钩码⑧秒表⑨一端有滑轮的长木板
（2）为达到实验目的，还需要的器材是______：
（3）小明在试验中打出了一条纸带，已知计时器打点的时间间隔为0.02s，他按打点先后顺序每5个点取1个计数点，得到了O、A、B、C、D等几个计数点，如图所示，则相邻两个计数点之间的时间间隔为_________s。用刻度尺量得OA=1.50cm，AB=1.90cm，BC=2.30cm，CD=2.70cm，打C点时纸带的速度大小为__________m/s。该匀变速直线运动的加速度的大小a=______m/s2。
参考答案：
1．B
2．B
3．C
4．D
5．C
6．A
7． 交流 0.02s 0.875 3.50
8． 计时 电火花 电磁 交流 偏小
9． 0.12 0.24 0.12
10． ②⑧ 刻度尺 0.10 0.25 0.40
图2-1-1
纸带
小车
打点计时器
电源插头
０
１
２
３
x１
x２
x３
图２-１-2
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页