河南省安阳二中高一物理《212实验：探究小车速度随时间变化的规律》学案

实验：探究小车的速度随时间变化的规律 导学案 【学习目标】1.巩固打点计时器的使用、纸带数据处理和测量瞬时速度的方法；2.掌握从纸带获取数据，学会用图像处理数据的科学方法；3.初步了解通过实验研究物理量之间的关系的科学方法；【重点难点】1.数据的获取及处理方法；2.根据图像研究速度随时间变化的规律；【课堂导学】一.研究物理量之间的关系的方法在物理学研究中，两个物理量之间存在什么样的函数关系往往是未知的。我们可以通过实验的方法，来研究物理量之间的关系，一般有以下步骤：1.获取数据：进行实验，获得要研究的物理量的相关数据；2.数据处理：对实验中得到的数据，应用数学方法进行处理，便于找到他们之间的关系。比较常用的方法有图像法，根据获取的数据，作出两个物理量的关系图像。3.分析结果：根据所作的图像，结合数学方法分析物理量之间满足的函数关系。这节课我们就是应用上述方法研究小车运动时 速度和时间之间的关系；二.探究小车的速度随时间变化的规律（一）实验（获取数据）：1实验目的 探究小车速度随 变化的规律。2实验原理 利用 打出的纸带上记录的数据，计算各个时刻小车的瞬时速度，以寻找小车速度随时间变化的规律。3实验器材 打点计时器、低压 电源、纸带、带滑轮的长木板、小车、 、细线、复写纸片、 。4实验步骤（1）如课本31页图所示，把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没有滑轮的一端，连接好电路。（2）把一条细线拴在小车上，使细线跨过滑轮，下边挂上合适的 。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 后，放开 ，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一行小点，随后立即 电源。换上新纸带，重复实验三次。（注意：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。）（4）从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开头比较密集的点迹，在后边便于测量的地方找一个点做计时起点。为了测量方便和减少误差，通常不用每打一次点的时间作为时间的单位，而用每打五次点的时间作为时间的单位，就是T=0.02 s 5=0.1 s 。在选好的计时起点下面表明A，在第6点下面表明B，在第11点下面表明C，点A、B、C叫做计数点，两个相邻计数点间的距离分别是x1、x2、x3（二）数据处理（1）根据测量的数据，计算出各点的瞬时速度，并在表格中记录；（2）作出vt图像：建立直角坐标系，选择合适的标度单位，以时间t为横坐标，速度v为纵坐标描点，并把各点用光滑的曲线连接，作出速度时间图像；（三）分析实验结果：根据所得的图像，分析小车速度随时间变化的规律。（四）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移无多大差别，从而使误差增大。加速度的大小以能在60cm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和人为选取的计数点。一般在纸带上每5个点取一个计数点，间隔为0.1 s 。例题1：（对实验步骤的理解）在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，某同学操作以下实验步骤，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平板上，并接好电路C把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码D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，重复三次实验，取一条理想的纸带进行测量。（1）上述步骤中有错误的有 ；（2）将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序 ；例题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A点开始，每5个点取一个计数点的纸带，其中A、B、C、D、E、F、G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：s6s5s4s3s2s1ABCDEFG（1）以打下A点时作为0时刻，计算打下B、C、D、E、F各个计数点时小车的瞬时速度，并填入下表位置ABCDEFG时间t（s）00.10.20.30.40.50.6速度v(m/s)（2）在平面直角坐标系中作出速度时间图象。通过表格中的数据及v-t图像，从以下几方面分析小车的速度的变化规律？（1）速度v和时间t之间存在什么样的函数关系？（2）任意相等的时间内，小车速度的变化量是否相等？（3） 小车的加速度是否变化？