江苏省江阴市山观高中人教版高一物理第二章第一节《实验：探究小车速度随时间变化的规律》导学案（无答案）

§2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律
【实验目标】
1．进一步练习使用打点计时器
2．会利用平均速度求瞬时速度
3．会利用v－t图象处理实验数据，并据此判断物体的运动性质
4．能根据实验数据求加速度【学习过程】
一．知识准备
1．打点计时器是使用_____电源的__ ( http: / / www.21cnjy.com )___仪器：电火花计时器工作电压是______；电磁打点计时器工作电压在_____以下。当电源频率是50 Hz时，它每隔_____ s打一次点。
2．把纸带跟运动物体连在一起，由打上点的纸带可以记录物体运动的_____和_____。
3．由纸带还可以间接测量瞬时速度，方法是以 ( http: / / www.21cnjy.com )某点为中间时刻取一小段位移，用这段位移的__________表示这点的瞬时速度。例如图中C点的瞬时速度vC＝_______________(相邻计数点间时间间隔为T)。
二．实验目的
　　　　　　　探究小车速度随 变化的规律。三．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。四．实验器材
电火花计时器、纸带、带滑轮的长木板、小车、 、细线。五．实验步骤1．如图所示，把一端附有滑轮的长　　木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，打点计时器固定在长木板没有滑轮的一端，连接好电路。
2．把一条细绳拴在小车上，使细绳
跨过滑轮，下面挂上适当的钩码，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行，然后把纸带穿过打点计时器，并把纸带的另一端固定在小车的后面。
3．把小车停在打点计时器处，先接通电源，后 ( http: / / www.21cnjy.com )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串小点，随后立即关闭电源。换上新纸带，重复实验三次。
六．数据处理1．挑选纸带并测量：在三条纸带中选择一条点迹最清晰的。为了便于测量，舍掉开头一些过于密集的点迹，找一个适当的点当作计时起点(0点)，每5个点(相隔　　　s)取一个计数点进行测量，如图所示。(相邻两点间还有4个点未画出)
2．瞬时速度的计算和记录
(1)计算方法：时间间隔很 ( http: / / www.21cnjy.com )短时，可用某段时间的平均速度表示这段时间内某一时刻的瞬时速度，即vn＝。例如，图中计数点4的速度v4＝，其中T＝0.1 s。
(2)设计表格并记录相关数据
位置 0 1 2 3 4 5 6 7
时刻t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
v(m·s－1)
3．作出小车运动的v－t图象
(1)定标度：坐标轴的标度选取要合理，应使图象大致分布在坐标平面中央。
(2)描点：在坐标纸上确定出各个坐标点的位置。
(3)连线：用一条平滑的曲线或直线“拟合”这些点。
七．实验结论　　　　　　　　　　　
分析小车运动的v－t图象，描述小车的运 ( http: / / www.21cnjy.com )动速度随时间变化的规律。如果画出的v－t图象是一条倾斜的直线，说明小车做速度　　　　变化的直线运动。图象和纵坐标的交点表示开始计时时小车的速度——初速度。
八．回顾总结
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，等打点稳定后，再释放小车。
3．打点完毕，立即断开电源。
4．选取一条点迹清晰的纸带，适当舍 ( http: / / www.21cnjy.com )弃点迹密集部分，适当选取计数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的时间间隔T等于多少。一般在纸带上每隔4个点（即每5个点）取一个计数点，即时间间隔为T＝0.02×5 s＝0.1 s。
5．在坐标纸上画v－t图象时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图象尽量分布在坐标平面中央。
6．利用描出的点作v－t图象时，不 ( http: / / www.21cnjy.com )要将相邻的点依次相连成折线，而应使大多数点在直线(或曲线)上，不在线上的点均匀分布在直线(或曲线)两侧，个别离线较远的点舍去。
【课后作业】
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．关于用打点计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验，下列说法中正确的是
A．打点计时器应固定在长木板上，且靠近滑轮一端
B．开始实验时小车应靠近打点计时器一端
C．应先接通电源，待打点稳定后再释放小车
D．牵引小车的钩码个数越多越好
(　　　　　)3．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4．在用电火花计时器“探究小车速度随时间变化 ( http: / / www.21cnjy.com )的规律”的实验中，如下图左所示是一次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，相邻计数点间还有四个点未画出。(电源频率为50 Hz)
　
　　　 　
(1)根据运动学有关公式可求得vB＝1.38 m/s，vC＝　________m/s，vD＝3.90 m/s。
(2)利用求得的数值在上图 ( http: / / www.21cnjy.com )右中作出小车的v－t图线(以打A点时开始计时)。利用纸带上的数据求出小车运动的加速度a＝________m/s2。
(3)将图线延长与纵轴相 ( http: / / www.21cnjy.com )交，交点的纵坐标是________m/s，此交点的物理意义是：________________________________________________。
选做题
在“探究小车速度随时间变化的规律”的实 ( http: / / www.21cnjy.com )验中，打点计时器接在50 Hz的低压交变电源上。某同学在打出的纸带上每5点取一个计数点，共取了A、B、C、D、E、F六个计数点(每相邻两个计数点间的四个点未画出)，如下图所示。从每一个计数点处将纸带剪开分成五段(分别为a、b、c、d、e段)，将这五段纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在xOy坐标系中，如图所示。
　　　　　　(1)请你在xOy坐标系中用最简洁的方法作出能表示v－t关系的图线(在右图中作答)，并指出哪个轴相当于v轴？
________________________________________________。
(2)从第一个计数点开始计时，为了求出0.15 s时刻的瞬时速
度，需要测出哪一段纸带的长度？_____________________。
(3)若测得a段纸带的长度为2.0 cm，e段纸带的长度为10.0 cm，则可求出加速度的大小为______ m/s2。