第二章 匀变速直线运动的研究 §2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律

知识与技能 1.根据相关实验器材，设计实验并熟练操作． 2.会运用已学知识处理纸带，求各点瞬时速度． 3.会用表格法处理数据，并合理猜想． 4.巧用v- t图象处理数据，观察规律． 5.掌握画图象的一般方法，并能用简洁语言进行阐述． 过程与方法 1.初步学习根据实验要求设计实验，完成规律的探究方法． 2.对打出的纸带，会用近似的方法得出各点的瞬时速度． 3.学会根据实验数据进行猜测、探究、发现规律的探究方法． 4.认识数学化繁为简的工具作用，直观地运用物理图象展现规律，验证规律． 5.通过实验探究过程，进一步熟悉打点计时器的应用，体验瞬时速度的求解方法．

1.通过对小车运动的设计，培养学生积极主动思考问题的习惯，并锻炼其思考的全面性、准确性与逻辑性． 情感态度与价值观 1.通过对小车运动的设计，培养学生积极主动思考问题的习惯，并锻炼其思考的全面性、准确性与逻辑性． 2.通过对纸带的处理、实验数据的图象展现，培养学生实事求是的科学态度，能使学生灵活地运用科学方法来研究问题、解决问题、提高创新意识． 3.在对实验数据的猜测过程中，提高学生合作探究能力． 4.在对现象规律的语言阐述中，提高了学生的语言表达能力，还体现了各学科之间的联系，可引申到各事物间的关联性，使自己融入社会． 5.通过经历实验探索过程，体验运动规律探索的方法． 3

一、实验目的 2.掌握判断物体是否做匀变速运动的方法 3.测定匀变速直线运动的加速度 1、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。 2.掌握判断物体是否做匀变速运动的方法 3.测定匀变速直线运动的加速度

二、实验器材及装置 电源，刻度尺 打点计时器 小车 纸带 细绳 一端附有定滑轮的长木板 钩码

三、实验步骤 ⑴ 把附有滑轮的长木板放在实验桌上；将细绳绕过滑轮并使滑轮伸出桌面；把打点计时器固定，连接好电路。 ⑵ 将纸带穿过打点计时器，连在小车后面,并使小车停在靠近计时器处,在小车的另一端通过细绳挂上钩码。 ⑶ 先接通电源，然后放开小车，让小车拖着纸带运动，打完一条纸带后立即关闭电源。 ⑷ 更换纸带，重复做三次。

四、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.先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再释放小车，当小车停止运动时及时断开电源 3.实验时要注意保护小车及滑轮，要避免它们被碰坏或跌坏。所以，当小车到达滑轮前及时用手按住它。 4.小车另一端所挂的钩码个数要适当，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

四、处理纸带 问题1：怎样分析和选取纸带上的点？ 舍掉开头过于密集的点，从清楚的点开始,若纸带上点与点之间的距离较小，每五个计时点取一个计数点 ,依次标号为0，1，2，3，4，5 （间隔不再是0.02s）（但要看具体情况灵活选定）； 过于密集/不清晰的点 0.10s 0.10s

v3 = v24 = ——— = ————— 2△t 四、处理纸带 例：求3这个计数点的速度： △x 4 -△x 2 △x 24 问题2：如何计算出所取点的瞬时速度？ △x1 △x2 △x3 △x4 △x5 例：求3这个计数点的速度： △x 4 -△x 2 v3 = v24 = ——— = ————— 2△t △x 24 △t为多少?

五、列表法处理数据法 小车的瞬时速度随时间增大而增大。 思考:小车的具体运动规律是什么? 同理，可求出另外两条纸带的情况 - - 0.201 0.280 0.355 0.432 0.512 同理，可求出另外两条纸带的情况 小车的瞬时速度随时间增大而增大。 思考:小车的具体运动规律是什么?

六、图象法处理数据法 1.根据所得数据，选择合适的标度建立直角坐标系（图象尽量分布在坐标系平面的大部分面积） 2.根据所得数据描出各点的位置（描点法）,观察和思考各点的分布规律

v/(m/s) t/s 3.描绘小车的v I t图 通过图像可以判断小车做匀加速直线运动 各点的分布大致都落在一条直线上，因此，我们可以推断：如果没有实验误差的理想情况下，所描出的各点应全部落到这条直线上。画直线时，让尽可能多的点处在这条直线上，其余均匀分布，去掉偏差太大的点. 通过图像可以判断小车做匀加速直线运动

①取任意两组数据求出Δv 和Δt ，然后代入a=Δv/Δt 求解。 ②在v —t 图象上取一段时间Δt（尽量取 4.如何利用v I t图求加速度 ①取任意两组数据求出Δv 和Δt ，然后代入a=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Δt 对应的Δv ，代入 a=Δv/Δt 求解。 （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） 哪一种方法更好？

o 0.10 0.20 0.30 0.40 v/(m/s) 如何求加速度？ × × × △V=？ × 与纵轴的交点是什么意思？ × △t=0.4s 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 t/s

七、实验结论 小车的速度随时间均匀增加 小车速度随时间逐渐增大；相同时间里，速度增量相同；速度增量与时间成正比…… 小车做匀加速直线运动

1.本实验中，关于计数点间时间间隔的下列说法中正确的有( ) A．每隔四个点取一个计数点，则计数点问的时间间隔为0.10秒； 同步跟综训练 1.本实验中，关于计数点间时间间隔的下列说法中正确的有( ) A．每隔四个点取一个计数点，则计数点问的时间间隔为0.10秒； B．每隔四个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔是0.08秒： C．每隔五个点取一个计数点，则计数点问的时间间隔为0.08秒； D．每隔五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.10秒： E．每五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.08秒。 答案A

2.用打点计时器测小车的运动速度,下列说法中正确的是（ ） A.必须选择点迹清晰的纸带,而且应以打点计时器打的第一个点作为第一计数点 同步跟综训练 2.用打点计时器测小车的运动速度,下列说法中正确的是（　　　） A.必须选择点迹清晰的纸带,而且应以打点计时器打的第一个点作为第一计数点 B.要舍去开头比较密集的点, 选后面较清晰的某点作为第一个计数点 C.可以每隔任意相同数量的点选取一个计数点 D.在数据处理时,从器材上直接读取的原始数据一定要有表格记录 答案BCD

同步跟综训练 为了计算加速度，合理的方法是（ ） 3.在研究匀变速直线运动的实验中，算出小车经过各计数点瞬时速度如下 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 81.0 100.0 110.0 168.0 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算出加速度 B．根据实验数据画出v－t图，量出其倾角，由公式a = tanθ求出加速度 C．根据实验数据画出v－t图，由图线上相距较远的两点所对应的速度、时间，用公式算出加速度 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 分析：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，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线，方法B是错误的。正确的方法是根据图线找出不同时刻所对应的速度值，然后利用公式算出加速度，即方法 C。答案C

同步跟综训练 4.在研究匀变速直线运动的实验中，某同学操作以下实验步骤，其中错误或遗漏的步骤有（遗漏步骤可编上序号G、H ……） 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.将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上做匀速运动 F.将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔 将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序。

解析： （1）问A中应先通电，再放纸带。 （2）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。 步骤顺序为：BFECADG

1.在你练习使用打点计时器时,小车拖动纸带并在上面打下一系列的小点,根据你所打出纸带,在判断纸带表示的运动是匀速直线运动还是变速直线运动时 当堂训练题 1.在你练习使用打点计时器时,小车拖动纸带并在上面打下一系列的小点,根据你所打出纸带,在判断纸带表示的运动是匀速直线运动还是变速直线运动时 A.应通过测量纸带表示的运动的全程来判断？ B.必须通过计算任意两点间的平均速度来判断 C.必须通过计算全程的平均速度来计算 D.可以通过测量每相邻两点间的距离,看其是否相同来判断 ( D )

2. 通过打点计时器得到的一条纸带上的点子不均匀,下列判断正确的是（ ） A．点子密集的地方物体的运动速度比较大 当堂训练题 2. 通过打点计时器得到的一条纸带上的点子不均匀,下列判断正确的是（ ） A．点子密集的地方物体的运动速度比较大 B．点子密集的地方物体的运动速度比较小 C．点子不均匀说明物体在做变速运动 D．点子不均匀说明打点计时器有故障 答案 BC

当堂训练题 3、甲、乙两车从平直公路上的同一处向同一方向运动，其速度图像如图所示，则 ( ) A、开始阶段甲车在乙车的前面，20s后乙车比甲车的速度大 B、开始阶段乙车在甲车的前面，20s后乙车比甲车的速度大 C、20s末乙车追上甲车 D、在某一时刻乙车会追上甲车 答案：A、D

当堂训练题 4、某物体运动的V-t图像如图所示，下列说法中正确的是 ( ) A、物体在1s末和3s末运动方向发生变化 B、物体在2s末回到出发点 C、物体在2s末和4s末时速度为零 D、物体始终向前运动 答案：CD