2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律

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班级：10级 班 姓名： 组名：
§2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律
编写人：梅小芬 审核：高一物理组
寄语：物理定律不能单靠“思维”来获得，还应致力于观察和实验！
【学习目标】
1、能熟练使用打点计时器。
2、会根据相关实验器材，设计实验并完成操作。会处理纸带求各点瞬时速度。
3、会设计表格并用表格处理数据。会用v-t图像处理数据，表示运动规律。
4、掌握图象的一般方法，并能用语音描述运动的特点。
【学习重点】1、由实验数据得出v-t图像。
2、由v-t图像得出小车的速度随时间变化的规律。
【学习难点】1、实验探究过程注意事项。
2、实验数据的处理。
【知识链接】物体的运动通常是比较复杂的，要探究一个物体随时间变化的规律，必须知道物体在一系列不同时刻的速度。直接测量瞬时速度是比较困难的，我们可以借助打点计时器先记录物体在不同时刻的位置，再通过对纸带的分析、计算得到各个时刻的瞬时速度。
【问题1】 电磁打点计时器和电火花计时器都是一种使用____电源的____仪器。其中电磁打点计时器工作电压在____ ；电火花计时器工作电压为_______。当电源的频率是50 Hz时，它们都是每隔______ s打一次点。
【问题2】 在固定好打点计时器，装好纸带后，是先打开打点计时器电源再松手放纸带，还是先松手放纸带再打开打点计时器的电源 为什么？
【问题3】 打点计时器打完点后要不要及时关闭电源，为什么
【学习过程】大家根据以前的经验，阅读课本第31页“进行实验”标题下的两段文字后分组进行讨论实验方案。
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：
①打点计时器、 ②低压 电源、 ③纸带、 ④带滑轮的长木板、
⑤小车、 ⑥ 、 ⑦细线、 ⑧复写纸片、 ⑨ 。
四、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，重复实验三次。
4、从三条纸带中选择一条比较 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= = 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…… （相邻计数点之间有四个计时点没有画出）
5、利用第一章方法对下面纸带上的点计算各计数点的瞬时速度填入课本31页表格中：
6、以速度v为 轴，时间t为 轴建立直角坐标系，根据表格中的数据，在课本32页图2.1-2的直角坐标系中描点。
7、通过观察思考，找出这些点的分布规律是：
五、注意事项：
1、开始释放小车时，应使小车 打点计时器。
2、先 ，计时器工作后，再 ，当小车停止运动时及时断开电源。
3、要防止 和 ，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 过大而使纸带上的点太少，或者 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 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 个 点取一个 点，间隔为0.1 s 。
6、描点时最好用坐标纸，在纵、横轴上选取合适的 ，用细铅笔认真描点。
六、数据处理与分析
我们通过打点计时器得到了若干条纸带，采集了第一手资料，面对打出的纸带如何研究小车的运动呢？
接下来我们采集数据，处理和分析数据。
【测量建议】
（1）选好计时起点后，测量以后的各个计数点与这个计时起点的距离，而不是测量每两个计数点间的距离，这样做是为了减少每次都要挪动刻度尺而带来的测量误差。
（2）在三条纸带中选择一条最 的，舍掉开头一些过于 的点，找适当的点当计时起点。
（3）选择相隔 的若干 ，进行测量。
（4）计算各计数点的瞬时速度。瞬时速度的计算式为 。
七、作速度—时间图象
有了原始数据，确定运动规律的最好方法是作 图象，这样具体的运动规律就能形象而直观地显现出来。
【思考】
上一章实验中描画手拉纸带的速度—时间图象的情景，讨论如何在本次实验中描点连线。
1、作图建议: (1)选择合适的 。
(2)不要用 连点，要用 的曲线连点。
2、注意事项：(1)在连线时，要注意使连线两侧的点数大致相同。
(2)一旦出现明显偏离较大的点，我们可以认为是测量误差过大、测量中出现偏差所造成的，可以将这样的点视为无效点。
3、探究活动：怎样根据所画的速度—时间图象求加速度？
分析图象得出结论：如果图象是一条倾斜直线，则小车做 不变,
增大的直线运动。
【变式训练】
（B级）1、在探究小车速度随时间变化规律的实验中，得到一条记录小车运动情况的纸带，如图所示。图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点的时间间隔为
T＝0.1s。
（1）根据纸带上的数据，计算B、C、D各点的数据，填入表中。
（2）在坐标纸上作出小车的v－t图像。
位置编号 A B C D E
时间t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4
瞬时速度v/(m·s－1)
（B级）2、汽车沿平直公路行驶，小明坐在驾驶员旁边注视速度计，并记下间隔相等的各时刻的速度值，如下表所示：
t/s 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
v/(km·h-1) 20 30 40 50 50 50 50 35 20 5 0
问：（1）从表中数据得到汽车在各段时间内的特点：在0-15s内，汽车的速度在变化，时间经过每5s速度增大 km/h；在15-30s内汽车速度不变，速度大小为 km/h；在35-45s内汽车速度在变化，每5s速度减小 km/h。
（2）请根据表格中的数据，画出对应的v－t图像。
（3）如果认为在0-15s内速度变化是均匀的，你能在图像中找出汽车在7.5s时的速度值吗？
作业：教材33页“问题与练习”第1、3题。
反思小结
cm
A
B
C
D
E
7.5
27.6
60.3
105.6
40
10
30
20
40
50
10
20
30
50
0
t/s
v/(km·h-1)
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