高中同步学案优化设计GAO ZHONG TONG BU XUE AN YOU HAU SHE JI1　实验探究小车速度随时间变化的规律第二章2021


内容索引0102课前篇 自主预习课堂篇 探究学习


学习目标1.进一步练习使用打点计时器。(科学探究)2.能从纸带上获取实验数据计算各点的瞬时速度。(科学探究)3.学会用图像法处理实验数据,并能根据v-t图像描述小车运动速度随时间的变化规律。(科学探究)


思维导图


课前篇 自主预习


[必备知识]一、实验原理1.瞬时速度的求法:计算打各计数点时小车的速度,应在计数点附近取一段很短的时间Δt,用Δt内的平均速度作为打该计数点时小车的瞬时速度。2.小车速度随时间变化的探究方法:用描点法画出小车的v-t图像,图线的斜率大小表示加速度的大小,如果v-t图像是一条倾斜的直线,说明物体的速度是均匀变化的。二、实验器材打点计时器、学生电源、复写纸、纸带、导线、一端带有滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、刻度尺、坐标纸。


三、实验步骤1.按图所示,把一端带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,使细绳跨过定滑轮,下边挂上合适的钩码。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,先接通电源,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系列小点,随后立即关闭电源,取下纸带。4.增减所挂的钩码(或在小车上放置重物),更换纸带,再做两次实验。


　　)解析 打点计时器应固定在远离滑轮的一端。答案 ×2.打点计时器直接放在长木板上,不需固定。(　　)解析 打点计时器应固定在木板上,防止打点计时器移动。答案 ×
[自我检测]正误辨析1.打点计时器应固定在有滑轮的一端。(


　　)解析 实验时,应先开电源开关,再释放小车。答案 ×4.释放小车的位置应远离打点计时器。(　　)解析 为了能使纸带打上更多的点,释放小车的位置应靠近打点计时器。答案 ×
3.实验时,先让小车运动,再打开电源开关。(


课堂篇 探究学习


问题一数据分析[情境探究]下面是一位同学用打点计时器打的一条纸带,他从点迹清楚处开始选取相邻的A、B、C、D、E、F六个点,用刻度尺测量各点间的距离,如图所示。利用测量的数据求B、C、D、E各点的速度大小?怎样分析速度变化情况?


[知识点拨]1.挑选纸带并测量选择点迹清晰的纸带。为了便于测量,舍掉开头一些过于密集的点迹,找一个适当的点当作计时起点(0点),每5个点(相隔0.1 s)取一个计数点进行测量,如图所示。(相邻两点间还有4个点未画出)


……到起点0的距离x。位置0123计时4567时刻t/s00.10.20.30.40.50.60.7v1/(m·s-1)        v2/(m·s-1)        v3/(m·s-1)        
2.数据分析(1)表格法:①测量各计数点1、2、3、


别计算出与所求点相邻的两计数点之、离Δx1间的距Δx2、Δx3、……
。③利用一段时间内的平均速度
等于这时刻段时间中间的瞬时速度求得3计数点1、2、各、4、5、6的瞬时速度,填入
上面的表格中标有
“v1”的一行。④计算增减钩码后两次实验的速度,分
别填入上面表格中标有3v2”和“v“”的两行内。⑤根据表格的数据,分析速度随时间怎
么变化。
②分


建立直角横轴坐标系,表示时间,纵轴,速度表示并根据表格中的数据在坐标系中描点。②画一条直线,让
这条直线通过尽可,多的点能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
所得到根据线,分析物体的速度随时间的变化规律。④的直所画v-t图像求出小车运动的加速度a= 。
(2)图像法:①在坐标纸上


例1]例引导(2020江苏苏州
木渎高级中学高一月考)某探究小学在同车速度随时间变化的规律的实验中,用打点计时器
记录了被动车拖动的纸带的运小情况,在纸带上
确、出A定B、C、D、E、F、G共7个计数点,其相邻点间的距离如图所示,每两个相邻的计数点
之间还有4个点未画出。
[实


根据纸带上各个计数点间的距离,计算出打下B、C、D、E、F五
个点时小车的瞬时速度,并将各个速度值填入下表,要求保留。点后3位小数速度vBvCvDvEvF数
值/(m·s-1)　0. 4790.5600.640　 
(1)试


角度随时系中,并画出小车的瞬时速坐标间变化的关系图线。(3)由
所画速度—时间图像求出小车加速度为
　　　　　 m/s2。(结果保留小数点后2位) (4)根据速度
—时间图像数点时,在打A计判断,小车的速度vA=
　　　　　 m/s。(结
果保留2数点后小位) 
(2)将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在直


应点,然所示出图像如图后做。 (3)由
图示图像可加,知速度(4)图线的
纵截=A点的速度vA距表示0.32 m/s。
(2)根据表中实验数据在坐标系内描出对


答案 (1)0.400　0.721　(2)如解析图所示(3)0.80　(4)0.32


要分清计时点和点计数,搞清计数点之间的时间间隔T。(2)利用
极限思想将平均值过渡到瞬时值是物理学中常用的方法。纸带上某
点的瞬时速度等于以此为中心两点间、后相邻的前的平均速度。(3)标度的选择
要结合数据及其分布特点制以定,使图像在坐标系中合理分
布,大小适中。(4)作图像一定用平滑的直线连接,并
延长到与坐标轴有交点。
易错提醒 (1)处理纸带时,一定


式训实验中究小车速度随时间变化的规律的练在探,打点计时器使用的
交流电的频z,率为50 H记录运动的纸带如图所示,在纸带上选择0、1小车、2、3、4、5的6个计数点,相邻两计数点
之间还有四点未个画出,纸带
旁并排放着带有最小分度为毫米零尺的刻度,点跟“0”计数点
对齐,由图可以读点的计数点1、3出三个、5跟0距离填入下列表格中。
变


值/cm　　 　　 　　 计算小车通过计数点
“2”的瞬时速度表达式为具　　　　　,体数值为v2=
a=　　　　 m/s,小车的加速度是　　　　　　　 m/s2。 
距离d1d3d5测量


注意事项和误差析[情境探究分]在探究小车速度随时间变化的规律实验中,某
同学释放小车之前的装置如图所示,请指
出该装置图中存在的两处明显错误。要
点提 示(1)细线与电板不平行;(2)木小车离磁打点计时器太(;远3)打点计时器接的是直
流电源(选任意两项作答即可)。
问题二实验


注意事项(1)开始释放小车时,应使小车靠近打点计时器。(2)应该是先接通电源,再释放小车。(3)实验
完毕断。电源,取下纸带开(4)如打出的点
较轻或是短线时,应调整振针距复写纸的高度。(5)选择理
想的纸带,“理想”是指纸带上的点迹清晰,舍弃点密集的部,适分当选取计数点(注意
计数点与计时点的区别),弄清楚所选时间间隔T等于多少秒
。(6)每打好一条纸带,将
定位轴以保证上纸换个位置,的复写打点清晰。(7)不
要应段测量各段位移,分尽可能地测量一次完毕(可先统一量出各计数点到
计数起点0之间的距离)。
[知识点拨]1.实验


差分析 误
差来源误差分析使用的电源
是系统误差。电源频增加时,率计算用的时间0.02 s比真
频率不稳定,导
的速度时间大,计算出实偏小;电源频减小率时,计算用的时间0.02 s比真
致计时误差这
实时间小,计算出的速度偏大纸带上计数点间距离的测量
是偶然误差。多次测量取平均值是减小偶然误差的有
存在误差这效手段木板各处的
糙程粗擦不同,度摩是系统误差选择平。应整的长木板,或提前在长木板上均匀
不均匀这刷上作油漆v-t图像时
是偶然误差v-t。画图像时选择合适标度,作图时认真
存在误差这
、准确可以减小误差
2.误


例)导]例2(多选引在探究小车速度随时间变化的规律的实验中,我
们使用了打点计时器。关于实验
注意事项及打出的纸带经下列量的实验数据的处理测,叙述正确的有(
　　)A.一定
要使用电磁打点计时器,因为电火花交时器需计0 V22变电流,不安全B.要
从打出的几条纸带中选择点迹清晰且各点排成一条直线的纸带进行测量,测量时还
要舍掉开头一些过于密集的点迹,必要时应该选取计数点进行测量C.要
选用各处平整程度、光滑程同的长度相木板做实验D.可以采
用作v-t图像的方法来处理数据,是哪种运动便一目了然
[实


作正规,不存在安全问题,而且使用电火花计时器力阻小,A错
误;所打点要清晰而且在一条直线上,为了减误小实验差,可以每隔几个点作为一个计数点,B正
确;选用各处平整程度、光滑程度相同的长木板做实验
可减小误差,C正确;图像法处理数据更直人,给观一目了然的感觉,D正
确。答案 BCD
解析 只要操


确的是()　　A.小车在钩码的
牵引下运动时只需打一条纸带,然后进行数据处理B.为使测量更为
严谨,应把打下的第一个点作为第一个测量点C.为了便于测量,应舍掉开头一些过于密集的点,找一个适当的点当作计时起点D.两相邻测量点间的时间间隔必
须是0.1 s
随堂检测1.在探究小车速度随时间变化的规律实验中,下列说法正


牵引下运动时,采出多测量,打用多次条纸带,进行数据处理,有利于减小误
差,故A错纸;误带上开始时密集的点,点距过小,测量误
差较大,故应舍,找一个适当的点当去起点,故B作计时错误,C正
确;选取测量点,可加测增量距离,减小测量过程所产生的误差,两相邻测量点间的时间间隔不一定取0.1 s,故D错
误。答案 C
解析 小车在钩码的


同学用如图甲所示的实