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2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律
高中物理必修一 第二章 匀变速直线运动的研究
热力学定律
高中物理必修一 第二章 匀变速直线运动的研究
学习任务
实验原理
实验器材
实验过程
数据处理
注意事项
巩固提升
一、实验原理
1、利用纸带计算瞬时速度：以纸带上某点为中间时刻取一小段位移，用这段位移的平均速度表示这点的瞬时速度。
2、用v－t 图像表示小车的运动情况：以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，用描点法画出小车的v－t 图像，图线的斜率表示加速度的大小，如果v－t 图像是一条倾斜的直线，说明小车的速度是均匀变化的。
高中物理必修一 第二章 匀变速直线运动的研究
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、槽码、刻度尺、坐标纸。
高中物理必修一 第二章 匀变速直线运动的研究
三、实验过程
1、如图所示，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，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适的槽码，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行，然后把纸带穿过打点计时器，并把纸带的另一端固定在小车后面。
3、把小车停在靠近打点计时器处，先启动计时器，后释放小车，让小车拖着纸带运动，于是打点计时器就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。
高中物理必修一 第二章 匀变速直线运动的研究
高中物理必修一 第二章 匀变速直线运动的研究
四、数据处理
1、纸带的选取与测量
(1)在三条纸带中选择一条点迹最清晰的纸带。
(2)为了便于测量，一般舍掉纸带开头一些过于密集的点迹，找一个适当的点作计时起点(0点)。
(3)每5个点(相隔0.1 s)取1个计数点进行测量(如图所示，相邻两点中间还有4个点未画出)。
(4)采集数据的方法：不要直接去测量两个计数点间的距离，而是要量出各个计数点到计时零点的距离d1、d2、d3、…然后再算出相邻的两个计数点的距离x1＝d1；x2＝d2－d1；x3＝d3－d2；x4＝d4－d3；…
2、瞬时速度的计算
高中物理必修一 第二章 匀变速直线运动的研究
（1）瞬时速度的求解方法：时间间隔很短时，这段时间的平均速度表示这段时间内中间时刻的瞬时速度。
（2）设计表格并记录相关数据。
位置编号 0 1 2 3 4 5 …
时间t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
v1/(m·s－1)
v2/(m·s－1)
v3/(m·s－1)
3、画出小车的v－t 图像
(1)定标度：坐标轴的标度选取要合理，应使图像大致分布在坐标平面中央。
(2)描点：描点时要用平行于两坐标轴的虚线标明该点的位置坐标
(3)连线：用一条平滑的曲线或直线“拟合”这些点。
仔细观察所描各点的分布情况。用一条直线“拟合”这些点，即让所画的直线连接尽可能多的点，不能连接的点应均匀分布在直线两侧，舍弃离直线较远的点。
4、通过观察思考，找出这些点的分布规律。
高中物理必修一 第二章 匀变速直线运动的研究
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五、注意事项
1、开始放开小车时，应使小车靠近打点计时器。
2、先启动打点计时器，等打点稳定后，再放开小车。
3、打点完毕，立即关闭电源。
4、选取一条点迹清晰的纸带，舍掉开头点迹密集部分，选取适当的计数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的时间间隔T 等于多少。
5、不要分段测量各段距离，应尽可能地一次测量完毕(可统一量出各计数点到计时起点的距离)。
6、在坐标纸上画v－t 图像时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图像大致布满坐标纸。
高中物理必修一 第二章 匀变速直线运动的研究
1 、某同学按如图所示的装置做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验。
(1)图中仪器A叫作____________，使用220 V________(选填“交流”或“直流”)电源，释放小车前，小车应停在________(选填“靠近”或“远离”)仪器A的位置。
(2)使用打点计时器分析小车运动情况的实验中，有以下基本步骤：
A.释放小车让小车带着纸带运动
B.固定好纸带
C.把打点计时器固定在带定滑轮的长木板上
D.接通电源进行打点
以上步骤的正确顺序是________。
(1)电火花计时器　交流　靠近　(2)CBDA
高中物理必修一 第二章 匀变速直线运动的研究
2 、在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，打点计时器使用的交变电源的频率为50 Hz，记录小车运动的一段纸带如图所示，在纸带上选取A、B、C、D、E、F六个计数点，相邻两计数点之间还有四个点未画出。
(1)由纸带提供的数据求出打下C、E两点时小车的速度，填入下表：
计数点序号 B C D E
计数点对应的时刻t/s 0 0.1 0.2 0.3
打下计数点时小车的速度v/(m·s－1) 0.25 0.45
高中物理必修一 第二章 匀变速直线运动的研究
(2)根据上表中的数据，在右图中作出小车运动的v－t 图线，分析可知小车速度随时间变化的规律为_________________________________________。
画出的v－t图像应为一条倾斜直线，如图所示。说明小车速度随时间均匀增加。
(3)根据作出的v－t图线可得小车运动的加速度为________m/s2。
高中物理必修一 第二章 匀变速直线运动的研究
3 、做加速直线运动的小车，牵引一条纸带通过打点计时器，交流电源的频率是50 Hz，由纸带上打出的某一点开始，每5个点剪下一段纸带，如图所示，每一小段纸带的一端与x轴相重合，左边与y轴平行，将纸带贴在坐标系中。
(1)仔细研究图像，找出小车在相邻时间内位移存在的关系；
(2)设T＝0.1 s，请画出该小车的v－t图像；
(3)根据图像求其加速度。
(1)在相邻相等时间内的位移差近似相等，
Δx＝8 cm。
(3)利用图像的斜率可以求得小车的加速度
a＝8 m/s2。
高中物理必修一 第二章 匀变速直线运动的研究
4、某同学在玩具赛车的赛车场看赛车比赛时，用相机连拍功能对经过的某玩具赛车进行了连拍，然后他把连拍后的照片对应赛道位置排列好，排列好的位置关系如图所示。已知该照相机的连拍频率是每秒10片，照片与实物的比例为1∶10。为了判断该赛车的运动情况，该同学对整理好的照片进行了研究。请根据图中数据回答下列问题：
(1)该照相机连拍时，其拍摄周期为T＝________ s。
(2)图中从左向右玩具赛车在第二个位置的速度v2＝________ m/s，赛车在第五个位置的速度v5＝________ m/s。
(3)该玩具赛车在连拍时间内的平均加速度a＝________ m/s2。
高中物理必修一 第二章 匀变速直线运动的研究
(1)每秒拍10张照片，则拍摄周期
(2)设题图中前两段的位移为x1，最后两段的位移为x2，在第二个位置的速度为
玩具赛车的第五个位置的速度为
(3)玩具赛车的平均加速度为

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