第5課時實驗一：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律目標(biāo)要求1.了解物理實驗中的誤差，學(xué)會減小實驗誤差。2.會正確使用打點計時器，學(xué)會利用紙帶上的點跡求物體的速度和加速度。3.掌握判斷物體是否做勻變速直線運動的方法?？键c一誤差和有效數(shù)字1.誤差的定義：誤差是實驗測量值(包括直接和間接測量值)與真實值(客觀存在的準(zhǔn)確值)之差。2.誤差分類：系統(tǒng)誤差偶然誤差主要來源(1)實驗原理不完善(2)實驗儀器不精確(3)實驗方法粗略由于各種偶然因素對實驗者和實驗儀器的影響而產(chǎn)生的基本特點對測量結(jié)果的影響具有相同的傾向性，即總是偏小或總是偏大實驗結(jié)果有時偏大，有時偏小，并且偏大和偏小的概率相同減小方法完善實驗原理，提高實驗儀器的準(zhǔn)確程度，設(shè)計更科學(xué)的實驗方法多進行幾次測量，求出幾次測量的數(shù)值的平均值(1)對誤差的分析首先應(yīng)分清是系統(tǒng)誤差還是偶然誤差，系統(tǒng)誤差對多次測量值的影響可能是相同的，偶然誤差對多次測量值的影響是不同的。(2)從分析數(shù)據(jù)的觀點看，誤差分為絕對誤差和相對誤差。①絕對誤差是測量值與真實值之差的絕對值。在直接用儀器測量某一物理量時，提高測量儀器的精度是減小絕對誤差的主要方法。②相對誤差等于絕對誤差Δx與真實值x0之比，一般用百分?jǐn)?shù)表示，η＝Δxx0×100%③絕對誤差只能判別一個測量結(jié)果的精確度，比較兩個測量值的準(zhǔn)確度則必須用相對誤差。3.有效數(shù)字：帶有一位不可靠數(shù)字的近似數(shù)字。(1)有效數(shù)字的最后一位是測量者估讀出來的，是偶然誤差的來源。(2)有效數(shù)字的位數(shù)：在一個數(shù)中，自左向右，從第一個不為零的數(shù)字起，到右邊最末一位數(shù)字止(包括末位數(shù)為零的數(shù)字)，共有幾個數(shù)字，就是幾位有效數(shù)字。考點二實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律一、打點計時器1.作用：計時儀器，當(dāng)所用交流電源的頻率f＝50Hz時，每隔s打一次點。2.結(jié)構(gòu)(1)電磁打點計時器(如圖)(2)電火花計時器(如圖)3.工作條件：電磁打點計時器二、實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律1.實驗器材電火花計時器(或電磁打點計時器)、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細(xì)繩、槽碼、、導(dǎo)線、電源。2.實驗過程(1)按照實驗裝置，把打點計時器固定在長木板的一端，接好電源；(2)把一細(xì)繩系在小車上，細(xì)繩繞過滑輪，下端掛合適的槽碼，紙帶穿過打點計時器，固定在小車后面；(3)把小車停在靠近打點計時器處，先，后；(4)小車運動一段時間后，斷開電源，取下紙帶；(5)更換紙帶重復(fù)實驗三次，選擇一條比較理想的紙帶進行測量、分析。3.數(shù)據(jù)處理如圖，思考：①如何求小車經(jīng)過B點時的速度？②如何求小車的加速度？③如何判斷小車做勻變速直線運動？4.注意事項(1)平行：紙帶、細(xì)繩要與長木板平行。(2)兩先兩后：實驗中應(yīng)先接通電源，后讓小車運動；實驗完畢應(yīng)先斷開電源，后取下紙帶。(3)防止碰撞：在到達長木板末端前應(yīng)讓小車停止運動，防止槽碼落地及小車與滑輪相撞。(4)減小誤差：小車的加速度應(yīng)適當(dāng)大些，可以減小長度測量的相對誤差，加速度大小以能在約50cm的紙帶上清楚地取出6、7個計數(shù)點為宜。(5)小車從靠近打點計時器位置釋放。5.誤差分析(1)紙帶運動時摩擦力不均勻，打點不穩(wěn)定引起誤差。(2)計數(shù)點間距離的測量有偶然誤差。(3)作圖有誤差。例1某班同學(xué)利用如圖甲所示裝置“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”，電火花計時器使用的是頻率為50Hz的交流電源。(1)電火花計時器的工作電壓為(選填“8V”或“220V”)。安裝紙帶時，需要將紙帶置于(選填“復(fù)寫紙”或“墨粉紙盤”)的(選填“上方”或“下方”)。(2)下列說法中正確的是。A.實驗時，先釋放紙帶，再接通電源B.實驗時，先接通電源，待打點穩(wěn)定后，再釋放紙帶C.實驗時，先接通電源或先釋放紙帶都可以D.紙帶上打點越密集說明紙帶運動速度越大(3)第1個實驗小組所得紙帶上打出的部分計數(shù)點如圖乙所示(每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點，圖中未畫出)。x1＝3.59cm，x2＝4.41cm，x3＝5.19cm，x4＝5.97cm，x5＝6.78cm，x6＝7.64cm。則小車的加速度a＝m/s2(要求充分利用測量的數(shù)據(jù))，打點計時器在打B點時小車的速度vB＝m/s(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)。(4)第2個實驗小組計算出所得紙帶上各計數(shù)點對應(yīng)的速度后，在坐標(biāo)系中描出的點如圖丙所示，請根據(jù)這些點在圖丙中作出v－t圖像，并根據(jù)圖像計算出小車運動的加速度a＝m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。三、探究創(chuàng)新實驗1.實驗裝置的創(chuàng)新用頻閃照相的方法、滴水法或光電計時器、手機錄像代替打點計時器。通過以上裝置的改進能最大限度地減少因長木板和打點計時器的限位孔的阻力而導(dǎo)致的小車加速度不恒定，使小車盡可能做勻加速直線運動，以提高實驗的精確度。2.實驗處理的創(chuàng)新通過圖像處理數(shù)據(jù)時，先寫出橫縱坐標(biāo)軸物理量之間的函數(shù)表達式，由圖像中的斜率、截距來確定與初速度、加速度等物理量。例2(2025·寧夏固原市開學(xué)考)小明同學(xué)在家自主開展實驗探究。用手機拍攝物體自由下落的視頻，得到分幀圖片，利用圖片中小球的位置來測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋瑢嶒炑b置如圖甲所示。(1)家中有乒乓球、小塑料球和小鋼球，其中最適合用作實驗中下落物體的是。(2)下列主要操作步驟的正確順序是。(填寫各步驟前的序號)

①把刻度尺豎直固定在墻上②捏住小球，從刻度尺旁靜止釋放③手機固定在三腳架上，調(diào)整好手機鏡頭的位置④打開手機攝像功能，開始攝像(3)停止攝像，從視頻中截取三幀圖片，圖片中的小球和刻度如圖乙所示。已知所截取的圖片相鄰兩幀之間的時間間隔為16s，刻度尺的分度值是1mm，由此測得重力加速度為m/s2(4)在某次實驗中，小明釋放小球時手稍有晃動，視頻顯示小球下落時偏離了豎直方向。從該視頻中截取圖片，(填“仍能”或“不能”)用(3)問中的方法測出重力加速度。例3(2023·全國甲卷·23)某同學(xué)利用如圖(a)所示的實驗裝置探究物體做直線運動時平均速度與時間的關(guān)系。讓小車左端和紙帶相連。右端用細(xì)繩跨過定滑輪和鉤碼相連。鉤碼下落，帶動小車運動，打點計時器打出紙帶。某次實驗得到的紙帶和相關(guān)數(shù)據(jù)如圖(b)所示。(1)已知打出圖(b)中相鄰兩個計數(shù)點的時間間隔均為0.1s。以打出A點時小車位置為初始位置，將打出B、C、D、E、F各點時小車的位移Δx填到表中，小車發(fā)生相應(yīng)位移所用時間和平均速度分別為Δt和v，表中ΔxAD＝cm，vAD＝cm/s位移區(qū)間ABACADAEAFΔx(cm)6.6014.60ΔxAD34.9047.30v(cm/s)66.073.0v87.394.6(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)得到小車平均速度v隨時間Δt的變化關(guān)系，如圖(c)所示。在圖中補全實驗點。(3)從實驗結(jié)果可知，小車運動的v－Δt圖線可視為一條直線，此直線用方程v＝kΔt+b表示，其中k＝cm/s2，b＝cm/s(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)。(4)根據(jù)(3)中的直線方程可以判定小車做勻加速直線運動，得到打出A點時小車速度大小vA＝，小車的加速度大小a＝(結(jié)果用字母k、b表示)。

答案精析考點二一、1.0.023.8V220V二、1.刻度尺交流2.(1)無滑輪(3)接通電源放開小車3.①可利用平均速度求瞬時速度：vn＝xn則vB＝x1②方法一利用逐差法求解平均加速度a1＝x4-x13Ta3＝x6則a＝a1+方法二利用速度—時間圖像求加速度a.作出速度—時間圖像，通過圖像的斜率求解小車的加速度；b.剪下相鄰計數(shù)點的紙帶緊排在一起求解加速度。③Δx是兩個連續(xù)相等的時間內(nèi)的位移差：Δx1＝x2－x1，Δx2＝x3－x2，…。若Δx等于恒量(aT2)，則說明小車做勻變速直線運動。例1(1)220V墨粉紙盤下方(2)B(3)0.800.40(4)如圖所示1.53(1.52、1.54均可)例2(1)小鋼球(2)①③④②(3)9.6(9.5、9.7均可)(4)仍能解析(1)小鋼球受到的空氣阻力相比其重力很小，可近似認(rèn)為做自由落體運動，故選小鋼球。(2)安裝好器材后，先固定手機調(diào)好鏡頭位置，再打開手機攝像功能進行攝像，再由靜止釋放小球，故順序是①③④②。(3)由題圖讀得x1＝2.50cm，x2＝26.50cm，x3＝77.20cm，由(x3－x2)－(x2－x1)＝gT2，T＝16s解得g≈9.6m/s2。(4)釋放時手晃動，導(dǎo)致小球的運動偏離了豎直方向，但在小球下落過程中，小球豎直分運動仍然是加速度為重力加速度g的運動，故仍能用(3)問的方法測出重力加速度。例3(1)24.0080.0(2)見解析圖(3)70.059.0(4)b2k解析(1)根據(jù)紙帶的數(shù)據(jù)可得ΔxAD＝xAB+xBC+xCD＝6.60cm+8.00cm+9.40cm＝24.00cm，平均速度vAD＝Δx