高中物理必修一教案：2.1实验：探究小车速度随时间变化规律

厦门大同中学物理实验报告

姓名 班级 座号 指导教师 得分

实验名称：匀变速运动的实验探究

一.实验目的

1.练习打点计时器的使用、纸带的数据处理和瞬时速度的测量方法；

2.用打点计时器研究小车在重物牵引下的运动，探究小车速度随时间的变化规律；

3.能用v-t图象探究小车速度随时间的变化规律。

二.实验原理

利用打出的纸带，计算出多个点的瞬时速度，分析速度和时间的关系。

1.计算打各计数点时小车的速度，应在计数点附近取一个很短的时间t，用t内的平均速度作为打该计数点小车的瞬时速度。

2.用描点法作出小车的v-t图象，图象的斜率表示加速度。若v-t图象是一条倾斜的直线，说明小车的速度是均匀变化的。

三.实验仪器

电源、导线、打点计时器、小车、4个25 g的钩码、一端带有滑轮的长木板、带小钩的细线、纸带、刻度尺、坐标纸等。

四.实验步骤

1.将打点计时器用配套的螺旋夹固定在长木板的一边, 连接好电路。(如无螺旋夹时可在长木板上敲几个长钉紧靠打点计时器的前后借以固定；有的用大弹簧夹子把打点计时器紧夹在长木板边缘也可，但要注意不能影响打点计时器工作。)

2.将挂有重物的细绳跨过滑轮与小车相连接。(调节滑轮的高度使细线与木板平行,小车能在木板上平稳滑行,操作时必须注意使细绳的拉力通过小车的重心,以免小车前进时小车转动或摇晃,可在系好细绳后试拉一下小车,观察车身是否作直线运动。)

3.将穿过打点计时器的纸带与小车厢连接。(操作时要将纸带紧紧地夹在小车上,以免小车运动时纸带松开,可用弹簧夹子夹住,但不要使纸带破损,以免小车启动时把纸带拉断。)

4.使小车停靠在打点计时器处，先接通电源，后释放小车，让小车在水平长木板上运动，打点计时器同时开始工作，在纸带上打出一系列的点。（操作时应试打几次，不要使点迹过分密集或过分疏散，若觉得太密集时可增加绕过滑轮线绳下所系的重物，反之则减小。）

5.打出纸带后，关闭电源，取下纸带，改变钩码的质量，重复上述步骤，多打出几条纸带（3-5条）。 2 6.实验操作完毕，整理器材，进行数据处理。

积盾市安家阳光实验学校第1节 ：探究小车速度随时间变化的规律

1．某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间。前，将该计时器固在小车旁，如图（a）所示。时，保持桌面水平，用手轻推一下小车。在小车运动过程中，滴水计时器时间间隔地滴下小水滴，图（b）记录了桌面上连续的6个水滴的位置。（已知滴水计时器每30

s内共滴下46个小水滴）

（1）由图（b）可知，小车在桌面上是____________（填“从右向左”或“从左向右”）运动的。

（2）该小组同学根据图（b）的数据判断出小车做匀变速运动。小车运动到图（b）中A点位置时的速度大小为___________m/s，加速度大小为____________m/s2。（结果均保留两位有效数字）

【答案】（1）从右向左 （2）0.19 0.037

【点睛】注意相滴间的时间间隔的计算，46滴水有45个间隔；速度加速度的计算，注意单位、有效数字的要求。

2．某同学研究在固斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系。使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器。

步骤如下：

①如图（a），将光电门固在斜面下端附近；将一挡光片安装在滑块上，记下挡光片前端相对于斜面的位置，令滑块从斜面上方由静止开始下滑；

②当滑块上的挡光片经过光电门时，用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间∆t；

③用∆s表示挡光片沿运动方向的长度，如图（b）所示，v表示滑块在挡光片遮住光线的∆t时间内的平均速度大小，求出v；

④将另一挡光片换到滑块上，使滑块上的挡光片前端与①中的位置相同，令滑块由静止开始下滑，重复步骤②、③；

⑤多次重复步骤④；

⑥利用中得到的数据作出v–∆t图，如图（c）所示。

完成下列填空：

（1）用a表示滑块下滑的加速度大小，用vA表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小，则v 与vA、a和∆t的关系式为v=_____________。

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。

高中物理课堂教学教案 年 月 日

课 题 §2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律 课 型 新授课（2课时）

教

学

目

标 知识与技能

1．会运用已学知识处理纸带，求各点瞬时速度

2．会用表格法处理数据，并合理猜想

3．巧用v-t图象处理数据，观察规律

过程与方法

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．初步学会根据实验数据进行猜测探究、发现规律的探究方法

3．认识数学化繁为简的工具作用，直观地运用物理图象展现规律，验证规律

情感态度与价值观

1．通过对纸带的处理实验数据的图象展现，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。

2．在对实验数据的猜测过程中，提高学生合作探究能力。

3．通过经历实验探索过程，体验运动规律探索的方法。

教学重点、难点 重点：

1．图象法研究速度随时间变化的规律。

2．对运动的速度随时间变化规律的探究。

难点：对实验数据的处理规律的探究。

教具准备

学生电源、导线、打点计时器、小车、钩码、一端带有滑轮的长木板、带小钩的细线、纸带、刻度尺、坐标纸、实物投影仪

教 学 活 动

[新课导入]

(可加一多媒体录象，教师就不需要介绍了)在我们的生活中有跳远助跑、驾车、高山滑雪等运动，在自然界中有雨点下落、鸽子飞翔、蜗牛爬行等运动，在这些运动中都有速度的变化，且变化规律不尽相同，我们怎样才能知道速度随时间变化的规律呢？

如何探究一个物体速度随时间变化的规律？如何知道物体在不同时刻的速度？用什么仪器测？

学 生 活 动

思考：时间测量、位移测量工具

【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）把一端附有滑轮的长木板平放（一高一低可否？）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远离滑轮的一端，连接好电路。（2）把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，先接通电源，然后放开小车，让小车拖着纸带运动，打完一条后立即关闭电源。