第05讲 实验：探究小车速度随时间变化的规律-【暑假自学课】2025年新高一物理暑假提升精品讲义（人教版2019）.docxVIP

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第05讲实验：探究小车速度随时间变化的规律

内容导航——预习三步曲

第一步：学

析教材学知识：教材精讲精析、全方位预习

练习题讲典例：教材习题学解题、快速掌握解题方法

练考点强知识：4大核心考点精准练

第二步：记

串知识识框架：思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握

第三步：测

过关测稳提升：小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升

知识点1教材原型实验

一、实验目的

研究小车在重物牵引下运动时，小车的速度随时间变化的规律。

二、实验思路

1．需要测量的物理量：小车在不同时刻的瞬时速度。可用打点计时器测量。

2．实验方案

如图，小车在槽码的牵引下运动，通过研究纸带上的信息，就可以知道小车运动的速度是怎样随时间变化的。

3．实验器材

打点计时器、一端带有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、槽码、刻度尺、导线、交变电源。

三、实验步骤

1．按照实验装置图，把一端带有定滑轮的长木板平放在实验桌上，并使定滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有定滑轮的一端，连接好电路。

2．木板上放一个可以左右移动的小车，小车一端连接穿过打点计时器的纸带，另一端连接绕过滑轮系有槽码的细绳。

3．把小车停在靠近打点计时器的位置，启动计时器，然后放开小车，让它拖着纸带运动，打点计时器会在纸带上打下一行小点，随后，立即关闭电源。

4．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。

四、数据记录

1．采集数据

为了便于测量，舍掉纸带开头过于密集的点，找一个适当的点作为计时起点。可选择相隔0.1s(或更短)的若干计数点进行测量

2．求解并记录各计数点的瞬时速度

(1)各计数点的瞬时速度的计算方法

计算某计数点的瞬时速度时，应取以该计数点为中间时刻的较近的两计数点间的位移Δx，并求该段位移的平均速度，这个平均速度近似等于该点的瞬时速度。

如果图中相邻计数点间的时间间隔用T表示，则1、2、3、4、…各点的瞬时速度分别为：vx1＝eq\f(x2,2T)，vx2＝eq\f(x3－x1,2T)，vx3＝eq\f(x4－x2,2T)，vx4＝eq\f(x5－x3,2T)

五、数据分析

1．以时间t为横轴、速度v为纵轴建立直角坐标系，根据表中的v、t数据在坐标系中描点。

2．用平滑曲线(包括直线)将这些点连起来，让这条线通过尽可能多的点。如果有些点难以落在曲线上，应该使它们大致均匀地分布在曲线两侧。这样曲线就更符合实际的规律。

3．实验结论

根据表中的数据作出v-t图像如下。由图可知，小车的速度随时间均匀增大。

六、注意事项

1．细绳应该与长木板的表面平行。

2．为防止槽码落地，且避免小车跟滑轮相碰，可在长木板有滑轮的一端装上带弹簧的钉子(或橡皮泥)。

3．开始放开小车时，应使小车靠近打点计时器。

4．先启动打点计时器，再放开小车。

5．打完一条纸带后要立即关闭电源，再取下纸带。

6．牵引小车的槽码个数要适当，以免小车速度过大而使纸带上的点太少，或者速度太小，而使各段位移差别不大，使误差增大。

7．一次测量完毕各计数点到起始点的距离，而不是分别直接测量相邻计数点间的距离。

8．作v-t图像时，注意坐标轴单位长度的选取，使v、t数据点尽量分布在整个坐标平面。

误差分析产生原因

误差分析

产生原因

减小方法

偶然

误差

根据纸带测量的位移有误差

一次测量完毕各计数点到起始点的距离，而不是分别直接测量相邻计数点间的距离

作图有误差

作v-t图像时，注意坐标轴单位长度的选取，使v、t数据点尽量分布在整个坐标平面

系统误差

木板的表面状况不完全相同

选用表面状况尽量相同的木板

洞悉

实验

知识点2实验拓展与创新

1．瞬时速度的测量方法：由打点纸带求瞬时速度→测定遮光片的宽度d和遮光片通过光电门的挡光时间Δt，由v＝eq\f(d,Δt)求瞬时速度；用滴水针头代替打点计时器打纸带求瞬时速度

2．情景创新

教材习题01

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所示。

(1)某同学用以下方法绘制了小车运动的图像。先把纸带每隔0.1s剪断，得到若干短纸条。再把这些纸条并排贴在一张纸上，使这些纸条下端对齐，作为时间坐标轴，标出时间。最后将纸条上端中心连起来，于是得到图像。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。

(2)这样做有道理吗？说说你的看法。

解题方法

①每隔0.1s剪断得到的纸带长度之比为平均速度之比

②平均速度之比也等于中间时刻的速度之比

【答案】(1)根据纸带可以得出对应的图象如图所示；

(2)因为剪断的纸带所用的时间都是t=0.1s，即时间t相等，所以纸带的长度之比等于此段纸带的平均速度之比；而此段