2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律

答案 (1)步骤A中应先通电，再放纸带 (2)步骤D中取下纸 带前应先断开电源 (3)补充步骤G：换上新纸带，重复三次实验 步骤顺序 BECFADG
【跟踪1】 在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验 中，给你以下器材：打点计时器、电池组、纸带、复写 纸、停表、天平(带砝码)、小车、钩码、细绳、一端带有 定滑轮的长木板．其中不需要的器材是________、 ________、______，还需要增添的器材有________、 ________和________． 答案 电池组 停表 天平(带砝码) 导线 低压交流电 源 刻度尺
2．瞬时速度的计算
(1)瞬时速度的求解方法：时间间隔很短时，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 xn＋2Txn＋1.
vn＝
(2)设计表格并记录相关数据
位置编号 时间t/s
01 2 3 4 5 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
x/m (dn－dn－1)/m
v/(m·s－1)
的位置.
实验 原理
2.求纸带上某点的瞬时速度一般用一小段时间内的平 均速度代替. 3.用描点法画出小车的v－t图象，图线的倾斜程度表
示加速度的大小，如果v－t图象是一条倾斜的直线，
说明物体的速度是均匀变化的.
实验步骤
1．把长木板放在实验桌上，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．
【跟踪2】 运动小车拖动的纸带经过打点计时器后，在纸带上 留下的点中有6个连续清晰的点，测出这6个点的第1点到第 6点的距离为18 cm，则小车运动的平均速度为 ( )． A．0.03 m/s B．1.5 m/s C．1.8 m/s D．180 m/s

②分别计算出与所求点相邻的两计数点之间的距离Δ x1、 Δ x2、Δ x3„.
③利用一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时
速度，求得各计数点1、2、3、4、5的瞬时速度，填入表格 中. ④根据表格中的数据，分析速度随时间变化的规律.
(2)图象法 ①在坐标纸上建立直角坐标系，横轴 表示时间，纵轴表示速度，并根据表
2.试探究分析应选择什么样的纸带进行研究？选择纸带的哪
一部分进行研究？ 提示：选取一条点迹清晰的纸带，适当舍弃点迹密集部分， 选用点迹较稀疏部分进行研究.
3.计时点和计数点一样吗？一般如何选取计数点？这样选取
的目的是什么？ 提示：(1)人为选取的计数点和打点计时器打出的计时点不 一样，相邻两计数点间还有计时点. (2)一般在纸带上每隔4个点取一个计数点，即时间间隔为 t=0.02〓5 s=0.1 s. (3)这样选取的目的是为了便于测量和计算.
1.开始释放小车时为何要求小车靠近打点计时器？先通电打 点还是先释放小车？打点完毕后为何要及时断开电源？
提示：(1)开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器.这样
才能充分利用纸带，从纸带的一端开始打点，而不至于从纸 带中间开始打点. (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.可以保护打点计时器，防止复 写纸因局部打点次数过多而损坏.
是_____(计算结果保留三位有效数字).
解答本题时可按以下思路分析： (1)由打点计时器的打点频率可求得打点时间间隔. (2)用一段时间内的平均速度代替中间时刻的瞬时速度.
【规范解答】(1)相邻两计时点之间的时间间隔等于交流电的
T 周期， 0.02 s . 1 f
(2)读A、B两点数值分别为：1.00 cm、1.70 cm，则A、B两点 间距x=(1.70-1.00) cm=0.70 cm,两计数点之间的时间间隔 t=5〓0.02 s=0.1 s. C点对应的速度为： C v BD v

靠近
______(选填“靠近”或“远离”)仪器A的位置。
题图中仪器A叫作电火花计时器，使用
220 V交变电源；实验过程中，放开小车
前，小车要靠近打点计时器。
新知讲授
(2)下列是该实验中的一部分基本步骤；
A.放开小车，让小车带着纸带运动
B.安装纸带
C.把计时器固定好
D.启动电源，进行打点
CBDA
以上步骤的正确顺序是_______(填步骤前的选项字母)。
这些运动中都有速度的变化．
物体的速度变化存在规律吗？
怎样探索速度随时间变化的规律呢？
新知讲授
一、实验思路
1.实验目的：探究小车速度随时间变化的规律.
2.实验方案：
让小车在木板上在
重物的牵引下运动
槽码牵引小车在
长木板上运动
新知讲授
需要测量小车运动不同时刻的速度
测量位移和时间
小车拖动纸带运动，打点计时器打出点迹
起来，于是得到v－t图像。请你按以上办法(用一张薄纸压在图上，复制
得到纸带)绘制这个图像。
答案
见解析
新知讲授
如图所示
新知讲授
(2)这样做有道理吗？说说你的看法。
答案
见解析
有道理。因为剪下的纸条长度表示0.1 s时间内位移大小Δx，这些纸
Δx
带构成上述所示的直方图。小车运动速度大小近似认为v＝
，
0.1 s
2.先启动计时器，后放开小车，打点完成后立即关闭电源，观察纸带
的点迹是否清晰。
新知讲授
3.增减所挂的槽码(或在小车上放置重物)，更换纸带，再做两次实验。
4.实验获得的纸带
四、数据分析
新知讲授
新知讲授

➢ ①取任意两组数据，求出Δv和Δt，然后代入Δv ／Δt求解。
➢ ②在v—t图象上取一段时间Δt（尽量取大一 些），找出两个时刻对应的坐标值求出Δv，代 入Δv／Δt求解。
➢ 第二种方法更好。（画图时让不在直线上的点 尽可能等量地分布在直线两侧，就是为了使偏 大或偏小的误差尽可能地抵消，所以图象也是 减小误差的一种手段，也就是说应该用图象上 的点，而不是用实验所得到的数据）
问题与练习 P33 ：3
剪下的纸条长度表示0.1 s时间内位移大小，可近
似认为速度
. v∝Δx，纸条长度可认为表示
速度
【注意事项】
固定打点计时器时应让限位孔处在长木板的中央 位置
滑轮不能过高,细线一定要与长木板平行 应考虑复写纸与纸带的位置关系
钩码数量不能过多，长木板两端高低相差不能太 大
1.2
0.8
0.4
2
①建立直角坐标系 ②明确物理量和单位、标度 ③描点作图
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 t /s 实验结论： 小车速度随着时间均匀增加。
相同时间里，速度增量相同； 速度与时间是线性关系。
2
①建立直角坐标系 ②明确物理量和单位、标度 ③描点作图
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 t /s 表2受拉纸带在几个时刻的瞬时速度
位置 0
1
2
3
4
5
t/s
0
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
v/m·s- 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4
1
0
1
∆x v/m·s-1
1.6
2.1 实验： 探究小车速度随时间变化的规律
实验：
实验目的： 探究小车的速度与时间的关系。

少。
5．小车应由紧靠打点计时器处开始释放。
6．先接通电源，待打点计时器打点稳定
后，再释放小车。
7. 在小车撞击长木板末端前应让其停止运动,防 止小车从木板上掉下来。 8.使用刻度尺测量长度时，需要估读。 9.打点结束后立即关闭电源。 10.画图线线时，不在该曲线上的点要尽量靠近 该曲线，要使它两侧的点数大致相同，离图线太 远的点可以舍弃。
均速度来代替），选择包括该点在内的一段位移（该 点最好处在中间时刻位置）Δ x，找出对应的时间Δ t， 用Δ x／Δ t作为该点的瞬时速度；对于选取的两个端点 的速度暂时不计算（误差较大）；测量各个计数点之
间的距离应考虑估读位、单位。
描点连线作图
1.2
v/(m·s-1)
问题思考：
1.0
0.8
1.图象的特点？
第二章
2.1
匀变速直线运动 的研究
实验：探究小车速度随 时间变化的规律
一、实验仪器
打点计时器；纸带；复写纸；低压交流电源；小车；细 绳；一端附有滑轮的长木板；刻度尺；钩码；导线
二、注意事项
1．固定打点计时器时应让限位孔处在长木板的 中央位置。
2.木板不能侧向倾斜，但能一端高一端低。
3．滑轮不能过高,细绳应与木板平行. 4.钩码数量要适当，不能太多，也不能太
2.小车的运动规律？ △v 3.如何求加速度？ 4.如果这些点不在
0.6
0.4
△t
一条直线上，怎么 办？
0.2
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
t/s
题后小结：求小车加速度的方法 方法1.（用加速度的定义式来求）
取任意两组数据求出Δ v和Δ t，然后代入Δ v／Δ t求解。

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)。

高中物理必修一：2.1实验：探究小车速度随时间变化规律2.1实验：探究小车速度随时间变化规律 一.实验目的：用打点计时器探究小车速度随时间变化的规律二.实验原理1．打点计时器(1)沿直线运动的物体在连续相等时间间隔的不同时刻的速度分别为v 1、v 2、v 3、v 4…，若v 2－v 1＝v 3－v 2＝v 4－v 3＝…，则说明物体在相等时间内速度的增量相等，由此说明物体在做匀变速直线运动，即a ＝＝＝＝….(2)沿直线运动的物体在连续相等时间内的位移分别为x 1、x 2、x 3、x 4、…，若Δx ＝x2－x 1＝x 3－x 2＝x 4－x 3＝…，则说明物体在做匀变速直线运动，且Δx ＝aT 2.3．速度、加速度的求解方法“逐差法”求加速度即a1＝，a2＝，a3＝，然后取平均值，即＝，这样使所给数据全部得到利用，以提高准确度“图象法”求加速度即由“平均速度法”求出多个点的速度，画出v-t图象，直线的斜率即表示加速度三.实验器材电火花计时器(或电磁打点计时器)，一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸片．四.实验步骤1．把附有滑轮的长木板放在实验桌上，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．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，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面，调节滑轮的高度，使细绳与长木板平行．实验装置见下图，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行．3．把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，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．4．从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开始一些比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个开始点，以后依次每五个点取一个计数点，确定好计数始点，并标明0、1、2、3、4、…，测量各计数点到0点的距离x，并记录填入表中.位置编号0 1 2 3 4 5时间t/s 0x/m 0v/(m·s－1)5.计算出相邻的计数点之间的距离Δx1、Δx2、Δx3、….6．利用一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度求得各计数点1、2、3、4、5的瞬时速度，填入上面的表格中．7．增减所挂钩码数，再做两次实验．[数据处理及实验结论]1．由实验数据得出v-t图象(1)根据表格中的v、t数据，在平面直角坐标系中仔细描点，如图所示，对于每次实验，描出的几个点都大致落在一条直线上．(2)作一条直线，使同一次实验得到的各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的点，应均匀分布在直线的两侧，这条直线就是本次实验的vt图象，它是一条倾斜的直线．2．由实验得出的vt图象进一步得出小车运动的速度随时间变化的规律．有两条途径进行分析：(1)小车运动的v-t图象是一条倾斜的直线，如图所示，当时间增加相同的值Δt，速度也会增加相同的值Δv，由此得出结论：小车的速度随时间均匀变化．(2)既然小车的v-t图象是一条倾斜的直线，那么v随t变化的函数关系式为v＝kt＋b，所以小车的速度随时间均匀变化．[误差分析]1．根据纸带测量的位移有误差．2．电源频率不稳定，造成相邻两点的时间间隔不完全相等．3．纸带运动时打点不稳定引起测量误差．4．用作图法，作出的vt图象并不是一条直线．5．木板的粗糙程度并非完全相同，这样测量得到的加速度只能是所测量段的平均加速度．[注意事项]平行纸带、细绳要和长木板平行靠近释放小车前，应使小车停在靠近打点计时器的位置一先一后实验时应先接通电源，后释放小车；实验后先断开电源，后取下纸带防止碰撞在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止钩码落地，小车与滑轮碰撞减小误差小车另一端挂的钩码个数要适当，避免速度过大而使纸带上打的点太少，或者速度太小，使纸带上打的点过于密集纸带选取选择一条点迹清晰的纸带，舍弃点迹密集部分，适当选取计数点准确作图在坐标纸上，纵、横轴选取合适的单位，仔细描点连线，不能连成折线，应作一条直线，让各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的各点应均匀分布在直线的两侧[典例]某同学利用打点计时器测量小车做匀变速直线运动的加速度．(1)电磁打点计时器是一种使用________(选填“交流”或“直流”)电源的计时仪器，它的工作电压是4～6V，当电源的频率为50 Hz时，它每隔________s打一次点．(2)使用打点计时器时，接通电源与让纸带随小车开始运动，这两个操作过程的操作顺序应该是()A．先接通电源，后释放纸带B．先释放纸带，后接通电源C．释放纸带的同时接通电源D．哪个先，哪个后都可以(3)实验中该同学从打出的若干纸带中选取一条纸带，如图所示，纸带上按时间顺序取A、B、C、D四个计数点，每两个点之间还有四个点未画出，用尺子测得相邻各点间的距离为x1＝3.62 cm，x2＝4.75 cm，x3＝5.88 cm.根据纸带数据可以判断小车在做匀加速直线运动，理由是_________________________.(请用文字描述)；在计数点C所代表的时刻，纸带运动的瞬时速度是______m/s，小车的加速度是________m/s2.(小数点后保留两位数字)。

7、如图给出了汽车从A点出发到B点做直线运动的V-t 图像，根据图像填空． 匀加速 运动，加速度是______ 0.5m/s2 ． (1)在0～40s内汽车做______ 匀速直线 运动，加速度是 (2)在40s～120s内汽车做________ 0 _________ ． 匀减速 运动，加速度是 (3)在120s～200s内汽车做________ 2 -0.25m/s 2800m 。 ______，发生位移是_______ (4)由图像得到汽车从A点开始到速度大小为10m/s时所 20s, 160s 。 需的时间_________
运动的加速度。
S1 0
1
S2
2
S3
3
S4
4
S5
5
S3 S 4 v3 2T
方法一：取任意两组数据求出Δ v和Δ t，然后代 入Δ v／Δ t求解。
方法二：图象上取一段时间Δ t（尽量取大一 些），找出两个时刻对应的坐标值求出Δ v，代入 Δ v／Δ t求解。
哪一种方法更好？我们画图时让不在直线上的点 尽可能等量地分布在直线两侧，就是为了使偏大 或偏小的误差尽可能地抵消，所以图象也是减小 误差的一种手段，也就是说应该用图象上的点， 而不是用实验所得到的数据。
问题三：如何处理计算出来的数据？
1、将实验数据填入设计好的表格中。
2、根据所得数据，选择合适的标度建立坐标系 （让图象尽量分布在坐标系平面的大部分面积） 3、描点：观察和思考点的分布规律。 4、拟合：从点的分布可以有很大把握地说这些 点应该在一条直线上，用直线拟合，让尽可能多 的点处在直线上，不在直线上的点应对称地分布 在直线两侧。
由纸带求物体运动加速度的方法： ⑴用“逐差法”求加速度.
根据S4－S1= S5－S2= S6－S3=3aT2 a S6 S5 S4 S3 S2 S1 2 9 T （T为相邻两计数点之间的时间间隔）

v2
和
vn+1
中间各
点的瞬时速度在运算中都消除了。
(4)逐差法：分别以 1、2、3、4、5、6 等计数点的速度计算加速度，即 a1＝v43－Tv1，a2＝ v53－Tv2，a3＝v63－Tv3，则 a 平均＝a1+a32+a3=(v4－v1)+ (v59－Tv2)+(v6－v3)=(v6+v5+v4）9-T（v1+v2+v3), 这样可使各点的速度都参与运算，可减下误差。“逐差法”比“平均值法”更科学、准 确，应重点掌握，只是计算过程比较烦琐。
(3)平均值法;由 a＝ΔΔvt知，各相邻计数点间的加速度分别是 a1＝v2－T v1，a2＝v3－T v2，a3
＝
v4－v3 T
，
...
an
＝
vn+1－vn T
.
所
求
加
速
度
的
平
均
值
a
平
均
值
＝
a1+a2+a3+....+an n
=(v2－v1)+
(v3－v2)+ nT
...+(vn+1－vn)=vn+n1－T v1,可以看出对结果起作用的只有
xn＋xn＋1。例如，图中计数点 2T
4
的速度
v4＝x
4＋x 2T
5。并将求得的各计数点
1、2、
3、4、5
的瞬时速度即
v1＝Δx
12＋TΔx2，v2＝Δx
2＋Δx 2T

v3＝x
4－x 2T
2、v
4＝x
5－x3、…. 2T

4．打点结束后立即 关闭电源 。
5.复写纸应该压在纸带的 上面 。
6.小车另一端所挂重物的质量要适当，避免加速度过 大
而使纸带上打的点太少，或加速度太 小 使各段
位移无法区别，从而使误差增大.
刘玉兵课件集
数据处理
s1 0 1 s2 2 s3 3 s4 4 第 7 题图 s5 5 s6
刘玉兵课件集
刘玉兵课件集
实验测得一组数据如下，请画出对应的v- t图象。
位置 0 1 2 3 4 5 6 时间t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 V/（m·s-1） ／ 0.45 0.60 0.74 0.89 1.03 ／
v/(m.s-1)
1.2
1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
度，为了使结果更精确，暂时规定：E点为DE的
中间时刻.
实验器材
刘玉兵课件集
学生电源、导线、刻度尺
打点计时器
纸带 小车 细绳
一端附有定滑 轮的长木板
钩码
实验步骤
刘玉兵课件集
1.木板平放，并使定滑轮伸出桌面，把打点计
时器固定在另一端，连接好电路；
纸带在复 一定要放 写的 面 平吗？ ？ 3.先接通电源，然后放开小车，让小车拖着纸
随堂练习
(C )
刘玉兵课件集
2．关于计数点的下列说法中，哪些是错误的? A．用计数点进行测量计算，既方便，又可减小
误差；
B．相邻计数点间的时间间隔是相等的；
C．相邻计数点间的距离是相等的；
D.计数点是从计时器打出的实际点中选出来，
相邻计数点间点痕的个数相等。
随堂练习
刘玉兵课件集

回 忆
纸带能给我们提供哪些信息？
通过测量或计算还能得到哪些信息？
四 怎样分析和选取纸带上的点 ` 开头过于密集的点舍掉，从清楚的点开 纸 带 始,每隔五个间隔取一个计数点，(每两个 分 计数点之间的时间间隔是0.1s）； 析 取七个点，标号 0，1，2，3，4，5，6 如何计算所取点的速度？
⑷ 换纸带，加钩码，再பைடு நூலகம்一次.
三 1．固定打点计时器时应让限位孔处在长 ` 实 木板的中央位置。 验 2．滑轮不能过高,细绳应与木板平行. 注 3．小车应由紧靠打点计时器处开始释放， 意 点 在撞击长木板末端前应让小车停止运动,防 止小车从板上掉下来。 4．先接通电源，后让纸带运动。 5．打点结束后立即关闭电源。
（2）纸带的选取与测量点的选取：从三条纸带中选取较理想的纸 带，舍去点迹密集的部分；在后边便于测量的地方找一个开始点作 为起点，再往后选取“测量点”。测量点的选取一般用连续打5个 点的时间作为时间单位，即T=0.1 s。 （3）测量与数据收集：用毫米刻度尺测量每相邻两测量点间的距 离，填表并计算瞬时速度。
1 在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，打点计时器使用的交流电源的频率 为50 Hz，记录了小车运动的一段纸带如图2-1-７所示，在纸带上选择A、B、C、D、 E、F六个计数点，相邻两个计数点之间还有四个点未画出。 （1）由纸带提供的数据求出打下C、E点时小车的速度，填入下表： 计数点序号 计数点对应的时刻t/s 通过计数点时小车的速度v/(m·-1) s
平均速度 → 瞬时速度（如何测△x）
如何设计表格记录数据？
五 ` 数 据 处 理
（1） 由于小车做变速运动，因此要选取较短时间求平均速度， 此时的平均速度与瞬时速度几乎相同，方法是：以待求点为 中间时刻，测出相邻的前后计数点之间的位移x1和x2，则

1．实验：探究小车速度随时间变化的规律知识纲要导引核心素养目标(1) 经历匀变速直线运动的实验过程．了解匀变速直线运动的规律，体会实验在发现自然规律中的作用．(2) 能用公式和图象描述匀变速直线运动，体会数学在研究物理问题中的重要性．(3) 探究小车速度随时间变化的规律．(4) 认识实验对物理学发展的推动作用知识点一实验探究一、实验目的1．进一步练习使用打点计时器．2．利用v - t 图象处理数据，并据此判断物体的运动性质．3．能根据实验数据求加速度．二、实验原理1．利用打点计时器所打纸带的信息，代入计算式v n＝xn ＋2Txn＋1，即用以n 点为中心的一小段时间间隔的平均速度代替n点的瞬时速度．2．用描点法作出小车的v - t 图象，根据图象的形状判断小车的运动性质，若所得图象为一条倾斜直线则表明小车做匀变速直线运动．3．利用v - t 图象求出小车的加速度．三、实验器材打点计时器、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源．四、实验步骤1．如图所示，把附有滑轮的长木板放在实验桌上，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．把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上钩码，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，接通电源后，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．4．换上新的纸带，重新实验两次．5．增减所挂钩码，按以上步骤再做两次实验．控制实验条件的原因①细线、纸带保持水平状态：保证小车运动的加速度不变．②小车要靠近打点计时器：保证纸带上打出足够多的点．③钩码个数适当：便于分析实验数据和作图．④先打点后释放小车：保证纸带上有足够多的点．知识点二数据处理1．表格法：(1) 从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开始一些比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个点，作为计数始点，以后依次每五个点取一个计数点，并标明0、1、2、3、4、⋯，如图所示．位置123456长度x1x2x3x4x5x6各段长度4 0～21～32～43～56(2)依次测出01、02、03、04、填入表中.⋯x1x2x3x4、时间间隔－ v(m ·s 1)x42－T x2、 v 4＝ x52－T x3、⋯ .将计算得出的各点的速度填入表中．(4)根据表格中的数据，分析速度随时间变化的规律． 处理纸带需注意两点(1) 区别打点计时器打点的周期和计数周期．(2) 在测量各段位移时， 应测量各计数点到第一个计数点的距(2) 画一条直线， 让这条直线通过尽可能多的点， 不在线上的 点均匀分布在直线的两侧， 偏差比较大的点忽略不计， 如图所示．(3) 观察所得到的直线，分析物体的速度随时间的变化规律．Δv(4) 根据所画 v - t 图象求出小车运动的加速度 a ＝ Δt .图象法 处理数据时的两点注意(1)坐标轴单位长度的选取要合适， 使图象分布在坐标平面的 中央面积上．(2)如果作出的 v - t 图象是一条直线，则直线的斜率表示加 速度 a的大小 .核心一 实验原理及操作步骤例 1 打点计时器是高中物理中重要的物理实验仪器，图中 甲、乙两种打点计时器是高中物理实验中常用的． 请回答下面的 问题．(1)甲图是 _______ 打点计时器，电源采用的是 ____________ ．(2)乙图是 _______ 打点计时器，电源采用的是 ___________(3)1、2、3、4、⋯各点的瞬时速度分别为： x 2 x 3－ x 1 v1＝ 2T 、v 2＝ 2T 离．读数应估读到分度值的下一位，这样便于减小测量误差．2.图象法：(1)在坐标纸上建立直角坐标系， 横轴表示时间， 纵轴表示速度，并根据表格中的数据在坐标系中描点．(3)某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，用打点计时器在纸带上打点记录小车的运动情况．他做此实验时步骤如下：A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，放开纸带，再接通电源．B．将打点计时器固定在长木板上，并接好电路．C．把一条绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面挂上适当的钩码．D．小车停止运动后，直接取下纸带．E．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔．F．换上新纸带，重复操作三次，然后从各纸带中选取一条清晰的进行数据处理．其中错误或遗漏的步骤有：① ______________ ；② _____________ .将以上步骤完善后按合理的顺序填写在下面横线上 ______________ ．【解析】(1)甲图是电磁打点计时器，电源采用4～6 V 低压交流电．(2)乙图是电火花打点计时器，所用电源为220 V 交流电．(3) 实验过程中应先接通电源再放开纸带，取纸带前应先断开电源，所以错误操作是A 、D 步骤．合理的顺序应是BECADF.【★答案★】见解析(1)实验步骤可简化为：放置→固定→连接→先接后放，开始实验→重复实验→数据分析．(2)注意几步：“固定长木板时定滑轮要伸出桌面，打点计时器固定于远离定滑轮一端，开始实验时先接通电源，后释放小车”．训练1 (多选)关于用打点计时器探究小车速度随时间变化规律的实验，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解析：A 错，B 对：打点计时器与滑轮间的距离要尽可能大， 小车尽可能靠近打点计时器，都是为了使小车运动的距离较大， 尽可能打出较多的点． C 对：若先释放小车再接通电源，只能在 纸带的后面部分打点． D 错：钩码个数应适当，钩码个数少，打 的点很密；钩码个数多，打的点少，都会带来实验误差．★答案★：BC核心二 实验数据处理例 2 在研究物体速度随时间变化规律的实验中，如图 1 所 示为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，相邻计数点间的时间间隔 T ＝0.1 s.图1图2(1) 根据 ___________ 可计算各点的瞬时速度，可得 v D ＝ _________ m/s ，v C ＝ _________ m/s ， v B ＝ ________ m/s.(2)在如图 2 所示坐标系中画出小车的 v - t 图线，并根据图 线求出 a ＝ ______________ .【解析】 (1)在时间间隔较小时， 与某点相邻的前后两点间 的平均速度等于该点的瞬时速度．3.90 m/sm/sx AC 27.60 cmv B ＝ ＝ ＝ 138 cm/s ＝1.38 m/s. 2T 0.2 s小车的 v - t 图线如图所示，由图线的斜D 点的瞬时速度 x CE v D ＝2T ＝ 105.60－27.60 cm ＝390 cm/s ＝ 0.2 sC 点的瞬时速度 x BD 60.30－ 7.50 cm vC ＝ 2T ＝ 0.2 s＝ 264 cm/s ＝2.64 B 点的瞬时速度率可求得它的加速度【★答案 ★】 (1)与该点相邻的前后两点间的平均速度等于 该点的瞬时速度 3.90 2.64 1.38(2)如上图所示 12.6 m/s 2 利用打点纸带某小段时间内的平均速度替代中间时刻的瞬 时速度．训练 2 在探究小车速度随时间变化的规律的实验中，算出 小车经过各计计数点序号 1 2 3 4 5 6计数点对应的时刻(s) 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60通过计数点的速度 (cm/s)44.0 62.0 81.0 100. 0 119. 0 138.0 为了计算加速度，合理的方法是 ( )A ．根据任意两计数点的速度用公式 a ＝ Δt 算出加速度B ．根据实验数据画出 v - t 图象，量出其倾角 α，由公式 a ＝tan α求出加速度C ．根据实验数据画出 v -t 图象，由图线上相距较远的两点 所对应的速度、时间用公式 a ＝ ΔΔv t 算出加速度 D ．依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作 为小车的加速度解析： 方法 A 偶然误差较大．方法 D 实际上也仅由始末两 个速度决定， 偶然误差也比较大． 只有利用实验数据画出对应的 v - t 图象，才可充分利用各次测量数据，减少偶然误差．由于在 物理图象中， 两坐标轴的分度大小往往是不相等的， 根据同一组 数据，可以画出倾角不同的许多图象， 方法 B 是错误的． 正确的 方法是根据图象找出不同时刻所对应的速度值，然后利用公式 a ＝ΔΔv t 算出加速度，即方法 C.★答案★：C在物理学中， 根据实验数据画出 v - t 图象，当横、纵坐标 取不同a ＝ Δv Δt 1.26 m/s 0.1 s ＝12.6 m/s 2.的标度时，图象的倾角就会不同，所以量出其倾角，用公式a＝tanα算出的数值并不是加速度.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 ．①② B．②③C．③④ D．①④★答案★：A2．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下列说法不正确的是( )A ．纸带上可以每隔任意相同数量的点选取一个计数点B．使用刻度尺测量长度时，要进行估读C．作v - t 图象时，所描曲线必须经过每一个点D．在数据处理时，常用公式法和图象法★答案★：C 3．某同学研究匀变速直线运动的规律时，实验装置如图所示，其中A 为砂桶和砂，B 为定滑轮，C 为小车，D 为纸带，E 为电磁打点计时器，F为电压6 V 的蓄电池，G是开关．(1)请指出实验装置中的两处错误．① _______________________(2)实验中得到了一条较为理想的纸带，并在纸带上每5 个点取一个计数点，将这些计数点依次记为0、1、2、3、4⋯，如图所示．则纸带上C 点对应的瞬时速度是__________ m/s；小车运动的加速度是 _______ m/s2(设小车加速度不变)．解析：(1)电磁打点计时器使用4 V～6 V 的交变电源工作，实验中使用了直流电源；研究匀变速直线运动实验时，为了保证纸带上打出清晰而且足够的计数点，应让小车靠近打点计时器，该实验中没有做到这一点．x BD 9.00－2.40 ×10－2(2)v C＝t＝0.2m/s＝0.33 m/sx CE 13.19－5.41 × 10－2m/s≈0.39 m/s＝＝t CE 0.2vD则加速度a＝vD－T vC＝0.6 m/s2. ★答案★：(1)见解析(2)0.33 0.64．某同学在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验时，打点计时器所用电源的频率是50 Hz，在实验中得到一条点迹清晰的纸带，他把某一点记作O，再依次选6 个点作为计数点，分别标以A、B、C、D、E和F，如图甲所示．(1)如果测得C、D 两点相距2.70 cm，D、E 两点相距2.90 cm，则在打D 点时小车的速度是 ____________ m/s.(2)该同学分别算出打各点时小车的速度，然后根据数据在v- t 坐标系中已描好点，请在图乙中作出小车的v - t 图象，并求出小车的加速度a＝________________ m/s2.解析：x CD＋x DE 0.027 m＋0.029 m(1)v D＝CD2T DE＝0.04 s＝1.4 m/s.(2)如下图所示，Δv a＝Δt5 m/s2.★答案★：(1)1.4 (2)如上图所示5。

2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律学 习 目 标 知 识 导 图知识点1 实验原理1．瞬时速度的计算：各计数点的瞬时速度可用以该点为中间时刻的一段时间内的 速度来代替：v n ＝x n ＋x n ＋12T2．根据v －t 图象判断运动性质：用描点法可作出小车的v －t 图象，根据图象的 可判断小车的运动性质。

3．加速度的计算：利用v －t 图象的 求出小车的加速度。

知识点2 实验器材打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、复写纸片、细绳、钩码、刻度尺、导线、 电源。

知识点3 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，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，放手后，看小车能否在木板上 ，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．把小车停靠在打点计时器处，先 ，后 ，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小点。

4．换上新的纸带，重复实验两次。

5．增减所挂钩码，按以上步骤再做两次实验。

探究一 实验操作的注意事项 注意事项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，计时器工作后，再放开小车，当小车停止运动时及时断开电源。

3．要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞，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，以免加速度过大而使纸带上的点太少，或者加速度太小，而使各段位※ 掌握实验原理及实验仪器的安装与使用 ※※ 学会用图象法处理实验数据※能根据“v －t ”图象描述小车的运动规律移无多大差别，从而使误差增大，加速度的大小以能在50cm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与人为选取的计数点，一般在纸带上每隔四个点取一个计数点，即时间间隔为T＝0.02×5s＝0.1s。

6．不要分段测量各段位移，应尽可能地一次测量完毕(可先统一量出各计数点到计数起点O之间的距离)。

人教版高一物理必修第一册课堂同步精选练习2.1 实验探究小车速度随时间变化的规律（解析版）一、选择题（本题共10小题，每小题6分，满分60分）1. 关于“探究小车速度随时间变化的规律”的实验操作,下列说法中不正确的是()A.长木板不能侧向倾斜,但可一端高一端低B.在释放小车前,小车应紧靠在定滑轮旁C.应先接通电源,待打点计时器开始打点后再释放小车D.要在小车到达定滑轮前使小车停止运动【答案】B【解析】使用打点计时器时,应先接通电源,再释放纸带;为了充分使用好纸带,应将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处。

2.在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中,下列说法不正确的是()A.纸带上可以每隔任意相同数量的点选取一个计数点B.使用刻度尺测量长度时,要进行估读C.作v-t图象时,所描曲线必须经过每一个点D.在数据处理时,常用表格法和图象法【答案】C【解析】纸带上可以每隔任意相同数量的点选取一个计数点,但相隔四个点时计数点间的时间间隔为0.1 s,计算时更方便,A对;使用刻度尺测长度时,要进行估读,B对;作v-t图象时,应使尽量多的点在同一条直线上,离线较远的点舍弃,C错;数据处理可选择表格法和图象法,D对。

3.在用打点计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,下述测量每相邻两计数点间距离的方法正确的是()A.当某两个计数点间的距离较大时,可以用短尺把它分段来测量B.当某两个计数点间的距离较小时,可以用短尺一次把它测完C.测量每两个相邻计数点间的距离,应该用带有毫米刻度的长尺的零刻线对准起点,读出各计数点对应的刻度值,然后逐一相减,得出每两个计数点间距离的数值D.分别逐个测出每两个计数点间的距离,这样便于记录【答案】C【解析】不论两个计数点间的距离大还是小,采用C项所述方法均可减小误差,C正确。

4.用打点计时器做探究匀变速直线运动规律的实验中,对纸带进行数据处理时,下列做法中不正确的是()A.要从3条纸带中选择一条点迹清晰的纸带进行处理B.要舍去纸带上的密集点,然后选取计数点C.必须每5个打印点选一个计数点D.用毫米刻度尺测量间距时,应估读到0.1 mm【答案】C【解析】纸带的选择原则是点迹清晰,舍去纸带上刚开始打的密集点,然后选取计数点进行测量,计数点的选择不一定要每5个点选1个计数点,若计时点间距比较大,可以适当减少点数。

2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律1．在用打点计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下述测量每相邻两计数点间距离的方法，正确的是( )A．当某两个计数点间的距离较大时，可以用短尺把它分段来测量B．当某两个计数点间的距离较小时，可以用短尺一次把它测完C．测量每两个相邻计数点间的距离，应该用带有毫米刻度的长尺的零刻度对准起点，读出各计数点对应的刻度值，然后逐一相减，得出每两个计数点间距离的数值D．分别逐个测出每两个计数点间的距离，这样便于记录2．下列实验操作中，哪些是对该实验没有必要的( )A．要用天平测出钩码的质量B．启动打点计时器和释放小车必须是同时的C．在纸带上确定计时起点时，必须要用打出的第一个点D．作图象时，必须要把描出的各点都要连在同一条曲线上3．该实验中选出下列器材中的哪些更好些( )A．秒表B．打点计时器C．卷尺D．最小刻度值是毫米的直尺4．运动小车拖动的纸带经过打点计时器后，在纸带上留下的点中有6个连续清晰的点，测出这6个点的第1点到第6点的距离为18 cm，则( )A．小车运动的平均速度为0.03 m/s B．小车运动的平均速度为1.5 m/sC．小车运动的平均速度为1.8 m/s D．小车运动的平均速度为180 m/s 5．小车牵引纸带沿斜面下滑，用打点计时器打出纸带如图5所示．已知打点周期为0.02 s．根据纸带提供的数据填写表格并求出平均加速度，作出v－t图象．图5段6.a 、b 两物体运动的v －t 图象如图6所示，根据图象回答下列问题：(1)a 、b 两物体是否从位移坐标的原点开始运动； (2)图象交点的物理意义； (3)描述两物体的运动情况．7．为研究实验小车沿斜面向下运动的规律，把打点计时器纸带的一端固定在小车上，小车拖动纸带运动时，纸带上打出的点如图7所示．图7某同学利用求平均值的方法测得0～4位置的瞬时速度如下表，试建立v －t 坐标系，描出与表中各时刻速度相对应的点，作出表示物体速度与时间关系的曲线．这是一条什么曲线，说明了什么？时间t /s /(图6参考答案课后巩固提升1．C 2.ABCD 3.BD 4.C 5．0.145 0.245 0.3550.455 0.560 0.665 1.0 m/s 2 如右图所示解析 据v ＝x t得，各段平均速度分别为：v 1＝x 1t＝1.45×10－20.02×5m/s ＝1.45×10－1 m/s.v2＝x 2t＝2.45×10－20.02×5m/s ＝2.45×10－1 m/s.v 3＝x 3t＝3.55×10－20.02×5m/s ＝3.55×10－1 m/s.v 4＝x 4t＝4.55×10－20.02×5m/s ＝4.55×10－1 m/s.v 5＝x 5t ＝5.60×10－20.02×5m/s ＝5.60×10－1 m/s.v 6＝x 6t＝6.65×10－20.02×5 m/s ＝6.65×10－1 m/s.故v －t 图象如右图所示．在图象上找两个相距较远的点，通过a ＝ΔvΔt计算加速度，数值约为a ＝1.0 m/s 2.6．(1)不一定，从速度图象中看不出物体从哪个位置开始运动． (2)两物体的速度相等． (3)a 物体的初速度为10 m/s ，加速度大小为1.25 m/s 2，和运动方向相同，沿规定的正方向做匀加速直线运动；b 物体的初速度为20 m/s ，加速度大小为2.5 m/s 2，和初速度方向相反，沿规定的正方向做匀减速直线运动．7．建立坐标系，并描点、连线，得v －t 图象如下图所示．可见这些点大致分布在一条直线上，故表示小车做匀加速直线运动．。

第1节实验：探究小车速度随时间变化的规律一、实验原理操作1．在“探究小车的速度随时间变化的规律”的实验中，某同学操作过程中有以下实验步骤：A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，先放开纸带，再接通电源；B．将打点计时器固定在长木板上，并连接好电路；C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下边吊着适当重的钩码，放手后看小车能否在木板上做平稳的加速运动；D．断开电源，取下纸带；E．把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上，并使附有定滑轮的一端伸出桌面；F．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔；G．换上新纸带，重复操作两次。

（1）其中有一处错误的步骤是（填步骤前字母）；应改正为。

（2）将改正后的步骤按合理的顺序补充完整为EB DG。

【答案】 A 先接通电源，再放开纸带CFA【详解】（1）[1]为了充分利用纸带，在纸带上得到更多的数据，实验时拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，应先接通打点计时器电源，待打点计时器打点稳定后再放开纸带，因此有一处错误的步骤是A。

[2]应改正为先接通打点计时器电源，待打点计时器打点稳定后再放开纸带。

（2）[3]实验前应先安装仪器，后实验，因此改正后的步骤按合理的顺序为：E．把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上，并使附有定滑轮的一端伸出桌面；B．将打点计时器固定在长木板上，并连接好电路；C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下边吊着适当重的钩码，放手后看小车能否在木板上做平稳的加速运动；F．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔；A．实验时拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，应先接通打点计时器电源，待打点计时器打点稳定后再放开纸带；D．断开电源，取下纸带；G．换上新纸带，重复操作两次。

即合理的实验步骤顺序是EBCFADG。

二、实验数据处理2．图中的甲、乙是高中物理实验中常用的两种打点计时器，请回答下面的问题：（1）图乙是（填“电磁打点计时器”或“电火花计时器”），电源采用的是；（填“交流8V”“交流220V”或“四节蓄电池”）；（2）某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，关于轨道末端滑轮高度的调节正确的是；A．B．C．（3）该同学用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G 共7个计数点，相邻两点间的距离如图丙所示，每两个相邻的计数点之间还有4个点未画出。