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物理必修 第一册1 实验：探究小车速度随时间变化的规律学案
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这是一份物理必修 第一册1 实验：探究小车速度随时间变化的规律学案，共5页。
1.本节实验的实验器材有： 。
2.正确的实验过程是：
（1）把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使 ，把打点计时器固定在 ，连接好电路。
（2）把 拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下面挂上合适的 ，放手后看 ，然后把 穿过打点计时器，并把 的另一端固定在小车后面。
（3）把小车停在 处，先 ，然后 ，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，换上纸带，重复实验3次。
（4）增减所挂的钩码，或在小车上放置重物，再做两次实验，每次实验打3条纸带。
（5）为了仪器的安全，实验时要防止钩码落地和小车与滑轮碰撞，当小车到达滑轮前及时用手按住。
3.纸带的选取原则是：从3条纸带中选择 的一条纸带， 舍去
找一个适当的点作为计时起点。为了方便，减小误差，通常不用0.02s为时间单位，而是每5个点取一个计数点，以时间 s为时间单位，在纸带上选好的计时点下面标0，在第 点下面标1，在第 点下面标2……，标明的点叫计数点，则相邻的计数点时间间隔为 （如下图所示），两相邻点间的距离分别是x1、x2、x3………… 。
4.如何测量出纸带上各计数点间的距离，写出操作方法 。
5.根据测量的位移和时间填表计算速度
6.作速度—时间图象的原则：（1）选择合适坐标和单位，让图线充满整个坐标纸。
（2）严格按实验数据描点，根据点的分布定量分析速度的变化特点。
（3）根据表中的数据，在下图中坐标纸上画出v―t图象（自己确定合理的标度）
例题讲解
例1．在探究小车速度随时间变化的规律的实验中，按照实验进行的先后顺序，将下述步骤地代号填在横线上 。
A．把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面
B．把打点计时器固定在木板的没有滑轮的一端，并连好电路
C．换上新的纸带，再重做两次
D．把长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面
E．使小车停在靠近打点计时器处，接通电源，放开小车，让小车运动
F．把一条细线拴在小车上，细线跨过定滑轮，下边吊着合适的钩码
G．断开电源，取出纸带
例1．DBFAEGC
例2．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图给出了从0点开始，每5个点取一个计数点的纸带，其中0、1、2、3、4、5、6都为计数点。测得：s1=1.40 cm，s2=1.90 cm，s3=2.38 cm， s4= 2.88 cm，s5=3.39 cm，s6=3.87 cm。那么：
（1）在计时器打出点1、2、3、4、5时，小车的速度分别为：v1= cm/s ，v2= cm/s ，v3= cm/s ，v4= cm/s ，v5= cm/s 。
（2）在平面直角坐标系中作出速度—时间图象。
（3）分析小车运动速度随时间变化的规律。
2．（1）16.5021.4026.3031.3536.30
（2）如图示（3）v随t均匀增加
详解：（1）显然，两个相邻计数点之间的时间间隔为T=0.02×5s=0.1s。各点对应的速度分别为：，v2、v3、v4、v5同理可得。（2）利用描点法作出v-t图象。
当堂练习
1．在下列给出的器材中，选出“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中所需的器材并填在横线上（填序号）。
①打点计时器 ②天平 ③低压交流电源 ④低压直流电源 ⑤细线和纸带 ⑥钩码和小车 ⑦秒表 ⑧一端有滑轮的长木板 ⑨刻度尺
选出的器材是_________________________________
1．①③⑤⑥⑧⑨
2.某课外兴趣小组在探究小车的速度随时间变化规律的实验中，得到如图所示的实验纸带，实验中打点计时器交流电的频率为50Hz，纸带前面的几个点较模糊,因此从A点开始每打五个点取一个计数点,其中B、C、D、E点的对应速度vB=_____m/s, vC=_____m/s, vD=_____m/s, vE=_____m/s,由此推得F点的速度vF=_____m/s。小车从B运动到C的加速度a1=________m/s2，从C运动到D的加速度a2=_______m/s2，从D运动到E的加速度a3=________m/s2。
2.解析：根据第一章的方法, 当时间间隔较短时,这段时间内某时刻的瞬时速度可以认为是这段时间内的平均速度，即B点的瞬时速度为A、C两点间的平均速度，其余类推。
由题意可知,每两个计数点之间的时间间隔为
T=0.02×5s=0.1s.
B点的速度为A、C两点间的平均速度:
C点的速度为B、D两点间的平均速度:
同理可得:40.25cm/s； 47.75cm/s
从B、C、D、E四点的位置关系和速度的关系我们可以提出自己的假设:速度是越来越大,大小之间是否存在一定的规律?利用v-t图象对数据进行处理,发现相邻相等时间内的速度之差相等.
因此F点的速度为55.20cm/s
由加速度的定义：可知小车从B运动到C的加速度a1==
同理可得：小车从C运动到D的加速度a2=0.75m/s2
小车从D运动到E的加速度a3=0.75m/s2
所以小车做加速度大小不变的直线运动。
拓展：本题中“从A点开始每打五个点取一个计数点”说明O 点不是计数点，而是位移的参考点，且相邻两计数点之间的时间间隔为0.1s,而不是0.02s。
3．某研究性学习小组在研究小车在水平薄布面上做减速运动的实验中，所打出的纸带如图所示，纸带上相邻两点对应的时间间隔为0.02s.请你用刻度尺量出相邻两点之间的距离填在下表中：
(1)从纸带上可以确定小车做减速运动的初速度约为_________
(2)分析纸带及测量的数据，提出一个相关的问题.
3．由表中可知，小车在1~3点之间匀速运动的速度就等于小车做减速运动的初速度，约为1.03m/s；（2）例如：小车运动到水平薄布面上速度为什么会减小？小车速度减小的快慢与哪些因素有关？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）
s1
s2
s3
s4
s5
s6
s7
s8
1.本节实验的实验器材有： 。
2.正确的实验过程是：
（1）把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使 ，把打点计时器固定在 ，连接好电路。
（2）把 拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下面挂上合适的 ，放手后看 ，然后把 穿过打点计时器，并把 的另一端固定在小车后面。
（3）把小车停在 处，先 ，然后 ，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，换上纸带，重复实验3次。
（4）增减所挂的钩码，或在小车上放置重物，再做两次实验，每次实验打3条纸带。
（5）为了仪器的安全，实验时要防止钩码落地和小车与滑轮碰撞，当小车到达滑轮前及时用手按住。
3.纸带的选取原则是：从3条纸带中选择 的一条纸带， 舍去
找一个适当的点作为计时起点。为了方便，减小误差，通常不用0.02s为时间单位，而是每5个点取一个计数点，以时间 s为时间单位，在纸带上选好的计时点下面标0，在第 点下面标1，在第 点下面标2……，标明的点叫计数点，则相邻的计数点时间间隔为 （如下图所示），两相邻点间的距离分别是x1、x2、x3………… 。
4.如何测量出纸带上各计数点间的距离，写出操作方法 。
5.根据测量的位移和时间填表计算速度
6.作速度—时间图象的原则：（1）选择合适坐标和单位，让图线充满整个坐标纸。
（2）严格按实验数据描点，根据点的分布定量分析速度的变化特点。
（3）根据表中的数据，在下图中坐标纸上画出v―t图象（自己确定合理的标度）
例题讲解
例1．在探究小车速度随时间变化的规律的实验中，按照实验进行的先后顺序，将下述步骤地代号填在横线上 。
A．把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面
B．把打点计时器固定在木板的没有滑轮的一端，并连好电路
C．换上新的纸带，再重做两次
D．把长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面
E．使小车停在靠近打点计时器处，接通电源，放开小车，让小车运动
F．把一条细线拴在小车上，细线跨过定滑轮，下边吊着合适的钩码
G．断开电源，取出纸带
例1．DBFAEGC
例2．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图给出了从0点开始，每5个点取一个计数点的纸带，其中0、1、2、3、4、5、6都为计数点。测得：s1=1.40 cm，s2=1.90 cm，s3=2.38 cm， s4= 2.88 cm，s5=3.39 cm，s6=3.87 cm。那么：
（1）在计时器打出点1、2、3、4、5时，小车的速度分别为：v1= cm/s ，v2= cm/s ，v3= cm/s ，v4= cm/s ，v5= cm/s 。
（2）在平面直角坐标系中作出速度—时间图象。
（3）分析小车运动速度随时间变化的规律。
2．（1）16.5021.4026.3031.3536.30
（2）如图示（3）v随t均匀增加
详解：（1）显然，两个相邻计数点之间的时间间隔为T=0.02×5s=0.1s。各点对应的速度分别为：，v2、v3、v4、v5同理可得。（2）利用描点法作出v-t图象。
当堂练习
1．在下列给出的器材中，选出“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中所需的器材并填在横线上（填序号）。
①打点计时器 ②天平 ③低压交流电源 ④低压直流电源 ⑤细线和纸带 ⑥钩码和小车 ⑦秒表 ⑧一端有滑轮的长木板 ⑨刻度尺
选出的器材是_________________________________
1．①③⑤⑥⑧⑨
2.某课外兴趣小组在探究小车的速度随时间变化规律的实验中，得到如图所示的实验纸带，实验中打点计时器交流电的频率为50Hz，纸带前面的几个点较模糊,因此从A点开始每打五个点取一个计数点,其中B、C、D、E点的对应速度vB=_____m/s, vC=_____m/s, vD=_____m/s, vE=_____m/s,由此推得F点的速度vF=_____m/s。小车从B运动到C的加速度a1=________m/s2，从C运动到D的加速度a2=_______m/s2，从D运动到E的加速度a3=________m/s2。
2.解析：根据第一章的方法, 当时间间隔较短时,这段时间内某时刻的瞬时速度可以认为是这段时间内的平均速度，即B点的瞬时速度为A、C两点间的平均速度，其余类推。
由题意可知,每两个计数点之间的时间间隔为
T=0.02×5s=0.1s.
B点的速度为A、C两点间的平均速度:
C点的速度为B、D两点间的平均速度:
同理可得:40.25cm/s； 47.75cm/s
从B、C、D、E四点的位置关系和速度的关系我们可以提出自己的假设:速度是越来越大,大小之间是否存在一定的规律?利用v-t图象对数据进行处理,发现相邻相等时间内的速度之差相等.
因此F点的速度为55.20cm/s
由加速度的定义：可知小车从B运动到C的加速度a1==
同理可得：小车从C运动到D的加速度a2=0.75m/s2
小车从D运动到E的加速度a3=0.75m/s2
所以小车做加速度大小不变的直线运动。
拓展：本题中“从A点开始每打五个点取一个计数点”说明O 点不是计数点，而是位移的参考点，且相邻两计数点之间的时间间隔为0.1s,而不是0.02s。
3．某研究性学习小组在研究小车在水平薄布面上做减速运动的实验中，所打出的纸带如图所示，纸带上相邻两点对应的时间间隔为0.02s.请你用刻度尺量出相邻两点之间的距离填在下表中：
(1)从纸带上可以确定小车做减速运动的初速度约为_________
(2)分析纸带及测量的数据，提出一个相关的问题.
3．由表中可知，小车在1~3点之间匀速运动的速度就等于小车做减速运动的初速度，约为1.03m/s；（2）例如：小车运动到水平薄布面上速度为什么会减小？小车速度减小的快慢与哪些因素有关？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）
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s2
s3
s4
s5
s6
s7
s8
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