新人教版高中物理必修1第二章 1 实验探究小车速度随时间变化的规律

第二章 匀变速直线运动的研究

1 实验：探究小车速度随时间变化的规律

一、实验器材

1．下列所给的器材中，“探究小车速度随时间变化的规律”的实验所需的器材有____________；为达到实验目的，还缺少的实验器材是：__________.

①打点计时器 ②天平 ③低压直流电源 ④细绳 ⑤纸带 ⑥小车 ⑦钩码 ⑧秒表 ⑨一端带有滑轮的长木板

二、数据处理

2．在实验中，下列关于计数点的说法正确的是„„

( )

A．每隔四个时间间隔取一个计数点，则计数点间的时间为0.10 s

B．每隔四个时间间隔取一个计数点，则计数点间的时间为0.08 s

C．每隔五个时间间隔取一个计数点，则计数点间的时间为0.10 s

D．用计数点进行测量和计算，既方便又可以减小误差

三、速度—时间图象

3．在绘制速度—时间(vt)图象时，根据实验数据在坐标系中描出的点并不都分布在一条曲线(包括直线)上，画曲线(或直线)时，应当使不落在曲线(或直线)上的点数________地分布在曲线(或直线)的两侧．

4．一质点的速度—时间图象如图所示，根据图象可知，此质点的初速度v0＝______ m/s,8

s末质点的速度是______ m/s，质点的加速度是________ m/s2.

1．如图所示的是几个质点的速度(或位移)图象，其中有加速度的是(

)

2．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，得到如图所示的纸带，其中A、B、C、D、E、F、G为计数点，相邻两计数点间的时间间隔为T，x1、x2、x3、x4、x5、x6分别为AB、BC、CD、DE、EF、FG间的位移，下列可用来计算打D点时小车速度的表达式是(

)

A.x3＋x4T B.x3＋x42T C.x2＋x3＋x4＋x54T D.x1＋x62T

3．如图是物体做匀变速直线运动得到的一条纸带，从0点开始每5个点取一个计数点，依照打点的先后顺序依次编号为1、2、3、4、5、6，测得x1＝5.18 cm，x2＝4.40 cm，x3＝3.62 cm，x4＝2.78 cm，x5＝2.00 cm，x6＝1.22 cm.

一．实验：探究小车速度随时间变化的规律

[要点导学]

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：_____________________________________________________________________。

（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，v1 =(x1+x2)/ 2T、v2

=(x2+x3)/ 2Tt„„其中Ｔ＝0.1s；求出各计数点的瞬时速度后，由加速度的定义：a =Δv/Δt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。

第二章 匀变速直线运动的研究

2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律

【教学目标】 .

一、知识目标

1. 根据相关实验器材，设计实验并熟练操作。

2. 会运用已学知识处理纸带，求各点瞬时速度。

3. 会用表格法处理数据，并合理猜想。

二、能力目标

1. 初步学习根据实验要求，设计实验，完成某种规律的探究方法。

2. 对打出的纸带，会用近似的方法得出各点瞬时速度。

三、德育目标

1. 通过对小车运动的设计，培养学生积极主动思考问题的习惯，并锻炼其思考的全面性、准确性与逻辑性。

2. 通过对纸带的处理，实验数据的图像展现，培养学生实事求是的科学态度，能使学生灵活地运用科学方法来研究问题，解决问题，提高创新意识。

3. 在对实验数据的猜测过程中，提高学生合作能力。

【教学重点】

对实验的设计 数据的处理。

【教学难点】

1. 各点瞬时速度的计算。

2. 对实验数据的处理、规律的探究。

【课时安排】

2课时

【教学过程】

一、导入新课

物体的运动通常是比较复杂的。放眼所见，物体的运动规律各不相同。在生活中，人们跳远助跑、水中嬉戏……在自然界了，雨滴下落，猎豹捕食，蚂蚁搬家……这些运动中多有速度的变化。

物体的速度变化存在规律吗？怎样探索复杂运动蕴含的规律？怎样探索复杂运动蕴含的规律呢？

要探究一个物体速度随时间变化的规律，必须知道物体在不同时刻的速度。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，在通过对纸带的分析，计算得到各个时刻的瞬时速度。

二、新课教学

（一）进行实验

【实验】

问题一：打点计时器结构如何？

问题二：用打点计时器测小车的速度所需哪些实验器材、实验步骤？

步骤：

1. 附有滑轮的长度板平放在实验桌上，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. 用一条细绳栓住小车使细绳跨过滑轮，下边挂上适量的钩码，让纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车的上面。

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1 实验：探究小车速度随时间变化的规律

提升习题

一、实验原理与操作

1. 某同学用如图甲所示的实验装置研究匀变速直线运动。

甲 乙

实验步骤如下：

A．安装好实验器材；

B．让小车拖着纸带运动，打点计时器在纸带上打下一系列小点，重复几次，选出一条点迹比较清晰的纸带，从便于测量的点开始，每五个点取一个计数点，如图乙中a、b、c、d等点；

C．测出x1、x2、x3、…

结合上述实验步骤，请你继续完成下列任务：

(1)实验中，除打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、一端附有滑轮的长木板、细绳、钩码、导线及开关外，在下列的仪器和器材中，必须使用的有________。(填选项代号)

A．电压合适的50 Hz交流电源

B．电压可调的直流电源

C．秒表

D．刻度尺

E．天平

F．重锤

G．弹簧测力计

H．滑动变阻器

(2)如果小车做匀加速运动，所得纸带如图乙所示，则x1、x2、x3的关系是________________，已知打点计时器打点的时间间隔是t，则打c点时小车的速度大小是____________。

2. 在做“研究匀变速直线运动”的实验时，为了能够较准确地测出加速度，将你认为正确

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的选项前面的字母填在横线上：________。

A．把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面。

B．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。

C．再把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，每次必须由静止释放小车。

D．把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面。

E．把小车停在靠近打点计时器处，接通直流电源后，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，换上新纸带，重复三次。

F．从三条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开头比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个开始点，并把每打五个点的时间作为时间单位．在选好的开始点下面记作0，往后第六个点作为计数点1，依此标出计数点2、3、4、5、6，并测算出相邻两点间的距离。