衔接点05实验:探究小车速度随时间变化的规律
初中阶段
高中阶段
侧重于为该实验奠定基础认知。学生需掌握基本的测量知识,能正确使用刻度尺测量长度,用停表测量时间,会记录实验数据并进行简单的计算,如计算平均速度。同时,要具备初步的实验操作能力,了解实验的基本步骤和安全规范,能够根据实验现象进行简单的分析和总结,形成基本的科学探究意识,为高中深入学习实验探究做好准备。
深入理解实验原理,能够熟练组装实验器材,包括正确使用打点计时器、合理布置小车运动轨道等。学会对实验数据进行处理,如利用逐差法计算加速度,通过描点法绘制小车速度时间图像,并根据图像分析小车速度随时间的变化规律。此外,还需具备对实验误差进行分析和评估的能力,能够提出改进实验的方法和措施,培养严谨的科学态度和较强的实验探究能力,提升科学思维素养。
衔接指引
初中阶段考查形式:多以简单实验题和基础理论题为主。实验题常呈现一个类似测量物体运动相关的小实验情境,要求学生判断实验器材的选择是否正确、实验步骤是否合理,或补充完整实验记录表格中的数据。理论题则围绕测量工具的使用方法、实验数据的简单计算设置选择题或填空题,重点考查学生对基础知识和基本技能的掌握程度,难度相对较低。
高中阶段考查形式:灵活多样且难度加大。实验题会完整呈现实验过程,要求学生分析实验原理、指出实验操作中的错误并改正,对实验数据进行处理和分析,如计算加速度、绘制速度时间图像并根据图像得出结论。还可能以创新实验的形式出现,改变实验条件或实验器材,要求学生设计实验方案、预测实验结果。此外,在综合计算题和选择题中,也会融入实验相关的知识点,考查学生对实验的综合理解和运用能力,注重对科学思维和探究能力的考查。
回顾初中知识
测量小车在斜面上的平均速度时,用刻度尺__测量出小车在斜面上通过的路程,用停表测量出小车通过对应路程所用的时间,最后通过公式v=eq\f(s,t)求出平均速度.
知新高中知识
1、实验目的:探究小车速度随时间变化的规律。
2、实验器材:打点计时器、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源。
3、实验原理和方法
(1)利用纸带计算瞬时速度:以纸带上某点n为中间时刻取一小段位移,用这段位移的平均速度vn=eq\f(xn+xn+1,2T)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,根据图像的形状判断小车的运动性质,,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,图线的倾斜程度表示加速度的大小。
4、实验步骤
(1)如图所示,把一端附有滑轮的长木板放在实验桌上,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,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列小点。
(4)换上新的纸带,重复实验两次。
(5)增减所挂钩码,按以上步骤再做两次实验。
5、实验数据
(1)采集数据
舍掉纸带开头一些过于密集的点,找一个适当的点作为计时起点,可选择相隔0.1s(或更短)的若干计数点进行测量。
如图所示,先测量出各个计数点到计时起点的距离:x1、x2、x3、x4、x5…,再计算出相邻的两个计数点间的距离:Δx1=x1,Δx2=x2-x1,Δx3=x3-x2,Δx4=x4-x3,Δx5=x5-x4,…,填入自己设计的表中。
位置
1
2
3
4
5
6
长度
x1
x2
x3
x4
x5
x6
各段长度
△x1
△x2
△x3
△x4
△x5
△x6
(2)求各计数点的瞬时速度
T为相邻两个计数点间的时间间隔,若交流电源频率为50Hz,每5个点取一个计数点(中间隔4个点),则T=0.1s。
②设计表格并记录相关数据
位置编号
1
2
3
4
5
6
…
时间t/s
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
v1/(m·s-1)
v2/(m·s-1)
v3/(m·s-1)
…
6、实验数据分析
(1)在坐标纸上建立直角坐标系,横轴表示时间,纵轴表示速度,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能多的点,不在直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)观察所得到的直线,分析物体的速度随时间的变化规律。
(4)根据所画v-t图像求出小车运动的加速度a=eq\f(Δv,Δt)。
①作图时,