修正过的第二节测定加速度
2019-2020年人教版高中物理必修1 第4章第2节 实验 探究加速度与力、质量的关系(教案)
2019-2020年人教版高中物理必修1 第4章第2节实验探究加速度与力、质量的关系（教案）【知识与技能】1、理解物体运动状态的变化快慢，即加速度大小与力有关，也与质量有关。
2、通过实验探究加速度与力和质量的定量关系。
【过程与方法】1、使学生掌握在研究三个物理量之间关系时，用控制变量法实现。
2、指导学生根据原理去设计实验。
3、帮助学生会分析数据表格，利用图象寻求物理规律。
【情感态度与价值观】1、通过实验探究激发学生的创新精神。
2、使学生体验探索自然规律的艰辛与喜悦。
【教学过程】【实验目的】1．学会用控制变量法研究物理规律。
2．验证牛顿第二定律。
3．掌握利用图象处理数据的方法。
【实验原理】探究加速度a与力F及质量M的关系时，应用的基本方法是控制变量法，即先控制一个参量——小车的质量M不变，探究加速度a与力F的关系；再控制小盘和砝码的质量不变，即力F不变，探究加速度a与小车质量M的关系。
【实验器材】打点计时器、纸带、复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平、刻度尺、砝码、薄木块。
【实验步骤】1．称量质量：用天平测小盘的质量m0和小车的质量M0。
2．安装器材：按照实验原理图所示装置把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(即无小车牵引力)。
3．平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，反复移动薄木块的位置，直至小车在不挂小盘和砝码的情况下能沿木板做匀速直线运动为止。
4．测量加速度：(1)保持小车的质量不变：把小车靠近打点计时器，挂上小盘和砝码，先接通电源，再让小车拖着纸带在木板上匀加速下滑，打出一条纸带。
计算小盘和砝码的重力，即为小车所受的合力，由纸带计算出小车的加速度，并把力和对应的加速度填入表(一)中。
改变小盘内砝码的个数，并多做几次。
(2)保持小盘内的砝码个数不变：在小车上放上砝码改变小车的质量，让小车在木板上滑动打出纸带。
计算砝码和小车的总质量M，并由纸带计算出小车对应的加速度，并将所对应的质量和加速度填入表(二)中。
高中物理必修一 第四章 第二节 加速度与力、质量之间的关系
滑块(包含遮光条与砝
码)的质量M/kg
Δt1/s v1/(m·s－1) Δt2/s v2/(m·s－1) s/m a/(m·s－2)
作出 a－M1 图像(如图所示) 结论：a∝M1 .
3.注意事项 (1)气垫导轨的气源不能长时间供气(不要超过3分钟)，做完一组实验应 立即 关闭 气垫导轨气源. (2)实验之前应调节地脚螺丝，使不挂小桶时滑块通过两个光电门的时 间相同 ，说明气垫导轨已被调平. (3)为了保证滑块所受的拉力近似地等于小桶的重力，实验过程中应使 小桶的总质量 远小于滑块的质量. (4)作图时应使直线通过尽量多的点，不在线上的点 均匀 分布在线的两 侧，偏离太远的点应舍去.
滑块质量M＝________kg
橡皮泥及小桶的
质量m/kg
F/N Δt1/s v1/(m·s－1) Δt2/s v2/(m·s－1) s/m a/(m·s－2)
作出a－F图像(如图所示) 结论：a∝F.
(2)探究加速度与质量的定量关系 保持合外力(橡皮泥及小桶m的重力)不变，改变滑块M质量，重复实验， 记录数据.
二、加速度与力、质量之间的定量关系
1.实验思路 通过定滑轮悬挂小桶，释放小桶，滑块在细绳拉力的牵引下，沿水平导 轨加速运动.通过测量滑块的质量、滑块所受的合外力与滑块的加速度， 探究三者之间的关系. (1)质量的测量：用 天平 测量. (2)加速度的测量： 利用光电门求瞬时速度v1和v2，然后由运动学公式 v22－v12＝2as 求加速 度，其中v1＝ΔΔts1，v2＝ΔΔts2 .
结论：
①同一滑块受到的外力越小，滑块
运动得越慢，通过两个光电门的时 间就越长，由 s＝12at2，可得 a＝2t2s . s一定，t越长，a越小；反之t越短，a越大.即加速度与物体受到的__外__力__F_
测定加速度的实验报告
一、实验目的1. 了解加速度的概念及其测量方法。
2. 熟悉实验仪器的使用方法。
3. 培养实验操作技能，提高实验数据处理能力。
二、实验原理加速度是描述物体速度变化快慢的物理量。
在匀加速直线运动中，物体的加速度保持不变，其计算公式为：a = Δv / Δt其中，a为加速度，Δv为速度变化量，Δt为时间变化量。
本实验采用光电门法测量加速度。
通过测量物体通过光电门的时间，计算速度变化量，进而得到加速度。
三、实验器材1. 光电门计时器2. 实验小车3. 平滑轨道4. 米尺5. 秒表6. 橡皮筋7. 铅笔8. 记事本四、实验步骤1. 将实验小车放置在平滑轨道上，确保小车可以自由滑动。
2. 使用米尺测量小车通过光电门前后的距离，记录数据。
3. 使用秒表记录小车通过光电门的时间，记录数据。
4. 将橡皮筋固定在小车上，调整橡皮筋的松紧程度，使小车在释放后能够做匀加速直线运动。
5. 重复步骤2和3，至少测量3次，求平均值。
6. 根据实验数据，计算速度变化量和加速度。
五、实验数据1. 小车通过光电门前后的距离：s1 = 0.5m，s2 = 1.0m2. 小车通过光电门的时间：t1 = 0.1s，t2 = 0.2s3. 平均时间：t = (t1 + t2) / 2 = 0.15s4. 速度变化量：Δv = (s2 - s1) / t = (1.0m - 0.5m) / 0.15s = 3.33m/s5. 加速度：a = Δv / Δt = 3.33m/s / 0.15s = 22.2m/s²六、实验结果与分析根据实验数据，小车在实验过程中做匀加速直线运动，加速度约为22.2m/s²。
实验结果表明，通过光电门法可以有效地测量加速度，实验结果较为准确。
七、实验误差分析1. 光电门计时器的精度有限，可能存在一定误差。
2. 小车在实验过程中可能存在摩擦阻力，导致实际加速度略小于理论值。
3. 实验过程中，小车通过光电门的时间可能存在读数误差。
测量加速度实验报告
测量加速度实验报告测量加速度实验报告引言：加速度是物体在单位时间内速度的变化率，是描述物体运动状态的重要物理量之一。
测量加速度可以帮助我们了解物体的运动特性，并为其他相关实验提供基础数据。
本实验旨在通过使用加速度计测量物体在不同条件下的加速度，并分析实验结果，以加深对加速度概念的理解。
实验目的：1. 了解加速度的概念和计算方法；2. 掌握使用加速度计测量加速度的实验方法；3. 分析实验结果，探究影响加速度的因素。
实验器材：1. 加速度计2. 直线轨道3. 物体（如小车）实验步骤：1. 将直线轨道放置在水平台面上，确保其平整稳固。
2. 将加速度计固定在小车上，确保其与小车保持牢固连接。
3. 将小车放置在直线轨道上，并使其处于静止状态。
4. 启动加速度计，并记录下初始速度为0 m/s。
5. 用力将小车推动，使其沿着直线轨道运动。
6. 在小车运动过程中，观察加速度计显示的数值，并记录下相应的时间和速度。
7. 重复步骤5和6，进行多次测量，以提高实验数据的准确性。
8. 根据测得的数据，计算出每个时间段内的加速度，并绘制出加速度-时间曲线。
实验结果与分析：通过实验测量得到的数据，我们可以计算出每个时间段内的加速度，并绘制出加速度-时间曲线。
分析曲线可以得到以下结论：1. 加速度与力的关系：根据牛顿第二定律，加速度与物体所受的合外力成正比。
在实验中，我们可以通过改变施加在小车上的推力来观察加速度的变化。
实验结果显示，当推力增大时，加速度也随之增大，验证了加速度与力成正比的关系。
2. 加速度与质量的关系：根据牛顿第二定律，加速度与物体的质量成反比。
在实验中，我们可以通过改变小车的质量来观察加速度的变化。
实验结果显示，当质量增大时，加速度减小，验证了加速度与质量成反比的关系。
3. 加速度与摩擦力的关系：在实验中，我们可以通过在直线轨道上添加摩擦面来观察加速度的变化。
实验结果显示，当摩擦力增大时，加速度减小，验证了加速度与摩擦力成反比的关系。
新教材高中物理第4章第2节实验探究加速度与力质量的关系课件新人教版
(2)丙同学提出，不需测出两小车加速度的数值，只量出两条纸 带上从第一个打印点到最后一个打印点间的距离 x1、x2，也能 完成实验探究，若 x1∶x2 近似等于________，也可说明质量一 定的情况下，物体的加速度与力成正比，理由是_____________．
[解析] (1)每隔 4 个打印点选取一个计数点，计数点间的时间
3．平衡摩擦力：把木板无滑轮的一端下面垫一薄木板，反复移 动其位置，使小车在不挂小盘和砝码的情况下，能沿木板做匀 速直线运动(纸带上相邻点的间距相等)．
4．测 a、F (1)把小车停在打点计时器处，挂上小盘和砝码，先接通电源， 再让小车拖着纸带在木板上匀加速下滑，打出一条纸带，纸带 记录了小车的运动情况，取下纸带并在纸带上标上号码及此时 所挂小盘和砝码的总重力 m1g. (2)保持小车的质量不变，改变小盘中砝码的质量，重复步骤(1)， 多做几次实验，并记录好相应纸带的编号及所挂小盘和砝码的 总重力 m2g，m3g，…
车 B 受到拉力的12，两车的质量 m 相等，两车的加速度之比：aa12
＝FFmAB＝FFAB＝12FFBB＝12； m
(2)两小车都做初速度为零的匀加速直线运动，它们的运动时间 t 相等，它们的位移之比：xx21＝1212aa12tt22＝aa21＝12，如果xx21＝12也可以 说明质量一定的情况下，物体的加速度与其质量成正比．
[解析] (1)在连续相等的时间间隔内，从纸带上可得到四段位 移的大小，可以选用公式法计算加速度． 由题图乙可知 x1＝6.19 cm，x2＝6.70 cm，x3＝7.21 cm，x4＝ 7.72 cm， 电火花计时器的打点周期 T＝1f ＝0.02 s， a＝（x4＋x3（）4－T）（2x2＋x1）＝ （7.72＋7（.214）×－0.0（2）6.720＋6.19）×10－2 m/s2≈3.2 m/s2.
第四章运动和力的关系-第2节实验：探究加速度与力、质量的关系
2x
度。
高中物理 必修第一册
第四章 运动和力的关系
当堂检测
1.如图所示是“探究加速度与力、质量的关系”实验装置。
（1）下图是实验时平衡阻力的情形，其中正确的是
A
（2）关于本实验，下列做法正确的是
B
C
B
（选填字母）。
C
。
A.在用打点计时器打纸带时，应该先放开小车，再接通打点计时器的电源
B.在探究加速度与质量的关系时，应改变拉力F的大小
A
（3）实验中，沙和沙桶的总重力
B
C
。
C
大于
D
（选填“大于”“小于”或“等于”）绳子对小车的拉力，为了让沙和沙桶的总
重力大小更接近绳子对小车的拉力，应让沙和沙桶的总质量
远小于
（选填“远大于”或“远小于”）小车的质量。
（4）若（2）中四个图像中的图线（包括B、C中的直线部分）的斜率都为k，k可能与什么有关？
小车质量
。
高中物理 必修第一册
第四章 运动和力的关系
4.［多选］如图是探究加速度与力、质量关系的实验方案之一，通过位移的
测量来代替加速度的测量，即1 = 1，用这种替代操作的要求是（ BC ）
2
2
A.实验前必须先平衡摩擦力
B.必须保证两小车的运动时间相等
C.两小车都必须从静止开始做匀加速直线运动
砝码来改变小车所受到的合力。砝码质量 m 和小车总质量 M 分别选取下列四组值：
A. M=500 g，m分别为50 g 、70 g 、100 g、125 g
B. M=500 g，m分别为20 g、30 g 、40 g 、50 g
C. M=200 g，m分别为50 g 、70 g 、100 g 、125 g
物理实验教案：加速度的测量方法
物理实验教案：加速度的测量方法一、引言在物理学中，加速度是描述物体运动变化的重要物理量。
准确测量加速度是许多实验和工程应用中的关键步骤。
本篇文章将介绍几种常用的测量加速度的方法以及相关实验教案。
二、直接测量法直接测量法是最简单和直接的一种测量加速度的方法。
它使用运动学方程 s =1/2at^2 来计算加速度，其中 s 是位移，t 是时间。
通过测量物体在单位时间内的位移和时间，并代入上述公式进行计算，即可得到加速度值。
三、重力法重力法是另一种常用且相对精确的测量加速度的方法。
根据牛顿第二定律 F = ma，可以知道一个物体所受到的重力 F = mg（其中 m 是质量，g 是重力加速度），从而可以得出 a = g。
因此，使用一个可以测量重力的仪器，并将其读数即为所求加速度值。
四、动态仪器法动态仪器法是基于利用现代技术来测量加速度的方法，其主要依赖于各种传感器和数据处理设备。
常见应用于这种方法中的传感器包括：加速度计、惯性导航系统、陀螺仪等。
这些传感器能够实时测量物体的加速度，并将数据传输到计算机或其他设备进行处理和分析。
五、实验教案为了更好地理解以上介绍的测量加速度的方法，下面给出一份加速度测量的实验教案。
实验名称：利用直接测量法测量小球自由落体的加速度实验目的：通过观察和测量自由落体运动过程中小球的位移和时间，来计算小球的加速度。
所需材料：1. 小球（如乒乓球）2. 直尺或其他长度标定工具3. 秒表或手机计时器实验步骤：1. 确保实验环境没有风力影响，并找到一个垂直向下的空间。
2. 使用直尺或其他长度标定工具，在垂直方向上确定一个固定高度 h，并记录该高度值。
3. 将准备好的小球放置在初始位置，即距离该固定高度 h 以下并保持静止。
4. 同时开始启动秒表或手机计时器，并让小球自由落体下落。
5. 在小球开始运动后使用秒表或手机计时器记录若干个时间间隔 t，并记录小球在每个时间间隔内所经过的位移 s。
第二节实验：探究加速度与力、质量的关系)
(2) 在上述步骤中，有错误的是 D ，应把 6 V的蓄电池 改 为 6 V以下交流电压的学生电源 。 (3) 在上述步骤中，处理不恰当的是 G ，应把 a－M 改 为 a－1/M 。
数据处理的考查 例 2. 某实验小组的同学在“探究加速度与物体的质量以及 外力的关系”的实验中，当物体的质量一定时，分别根据实 验数据画出了不同的实验图象，如图所示。则下列说法中正
0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
F一定时，a ∝ 1/m
实验步骤的考查
例1. 在用如图所示的装置研究作用力 F 一定时，小车的加速度 a与小车质量 M 的关系时，某位同学设计的实验步骤如下：
A. 用天平称出小车和小桶及内部所装砂子 的质量 B. 按图装好实验器材 C. 把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂砂桶 D. 将电磁打点计时器接在 6 V电压的蓄电池上，接通电源，放
方案二：以小车、一端带有定滑轮的长木板 、细线、砝码、刻度尺、天平、夹子为实验 器材，研究小车的运动，利用两小车位移之 比就等于加速度之比来研究加速度与力和质 量的关系。
m
1. 探究加速度与合 力的关系
a/m·s -2 0.75 0.60 0.45 0.30 0.15
次数 F/N a/m ·s -2
答案：a1/ a2 = x1/x2
七、【误差来源】
1．测量误差： （1）质量的测量． （2）打点间隔距离的测量．
2．操作误差： （1）拉线或纸带不与木板平行． （2）倾斜角度不当，平衡摩擦力不准．
3．原理误差： 本实验中用小盘和砝码的总重力代替小车受
到的拉力(实际上小车受到的拉力要小于小盘 和砝码的总重力)，存在系统误差.
——参考方案二：
小结
速度加速度的测定实验报告
速度加速度的测定实验报告
《速度加速度的测定实验报告》
实验目的：
本实验旨在通过测定物体在不同时间段内的位移和时间，从而计算出物体的速度和加速度，探究物体在运动过程中的变化规律。
实验装置：
1. 直线轨道
2. 物体
3. 计时器
4. 测量尺
5. 夹具
实验步骤：
1. 将直线轨道放置在水平台上，并确保轨道平整。
2. 在轨道上放置物体，并用夹具固定。
3. 在轨道一端放置计时器，另一端放置测量尺。
4. 释放物体，同时启动计时器，并记录物体通过不同位置所需的时间。
5. 根据记录的时间和位置数据，计算物体在不同时间段内的速度和加速度。
实验结果：
通过实验数据的记录和计算，得出物体在不同时间段内的速度和加速度变化情况。
实验结果显示，物体在运动过程中速度随时间呈线性变化，而加速度则保持恒定。
实验分析：
根据实验结果，可以得出物体在直线运动过程中速度与时间成正比，而加速度
为恒定值。
这与牛顿运动定律中的一、二、三定律相吻合，进一步验证了牛顿
运动定律的正确性。
结论：
通过本实验，我们成功测定了物体在直线运动过程中的速度和加速度，并得出
了物体在运动过程中的变化规律。
实验结果为牛顿运动定律提供了有力的实验
支持，对于深入理解物体运动规律具有重要意义。
总结：
本实验通过测定速度和加速度的实验方法，探究了物体在直线运动中的变化规律，为我们理解物体运动提供了重要的实验数据和理论依据。
希望通过这一实验，同学们能更加深入地理解物体运动的规律，提高实验操作和数据处理能力。
第二节 影响加速度的因素
复习: 1、牛顿第一定律的内容是什么? ２、牛顿第一定律包含三方面的意思： 原静止的物体不受外力保持静止 原运动的物体不受外力保持匀速直线 运动 受外力作用，物体的运动状态改变
问题：
第二节
影响加速度的因素
１、影响加速度的因素是什么？ 力Ｆ和质量m ２、用什么方法探究加速度与合外力、质测量？
第二节 影响加速度的因素
一、当m一定，探究a与F的关系： 倾角 合外力 位移Ｓ 时间t 不变 不变 不变 a与F的关系: １.9s 1.2s 0.9s 加速度 a
第二节 影响加速度的因素
二、当F一定，探究a与的m关系：（ F＝2N) 实验次 数 １ ２ ３ a与m的关系: 质量m 位移Ｓ 时间t 0.9s 1.9s 加速度 a
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2．计算点间的距离 计 数点间距离的给定有两种：相邻点间距离和各计数点 到O点的距离，计算时后者要先转换为前者，如图所示．
基本实验要求
实ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ热点聚焦
拓展创新实验
随堂基础演练
【变式2】 在研究某小车运动状态的实验中，如图1-4-5所示为 一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D为依次打下
的相邻的计数点，且相邻计数点间的时间间隔T＝0.1 s.
图1-4-5 (1)由纸带可以判定小车做________运动，因为： ______________________________________________. (2)根据纸带可以计算C点的瞬时速度，vC＝_______ m/s.
(3)根据纸带可以计算出该小车的加速度大小为a＝（ ）m/s2
基本实验要求
实验
测定匀变速直线运动的加速度
基本实验要求
实验热点聚焦
拓展创新实验
随堂基础演练
实验目的 1．会利用纸带求匀变速直线运动的瞬时速度、加速度． 2．会利用纸带探究小车速度随时间变化的规律，并能画 出小车运动的v-t图象，根据图象求加速度．
基本实验要求
实验热点聚焦
拓展创新实验
随堂基础演练
实验原理
1.
基本实验要求
基本实验要求
实验热点聚焦
拓展创新实验
随堂基础演练
热点二
用“纸带法”测速度、加速度
【例2】 某同学利用图甲所示的实验装置，探究物块在水平
桌面上的运动规律．物块在重物的牵引下开始运动，重 物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上(尚未到达滑 ①通过分析纸带数据，可判断物块在两相邻计数点 轮处)．从纸带上便于测量的点开始，每 5个点取1个计数 ________ 和_______之间某时刻开始减速． 点，相邻计数点间的距离如图乙所示．打点计时器电源
基本实验要求
实验热点聚焦
拓展创新实验
随堂基础演练
匀变速直线运动中，连续相等 X 用计算的方法求加速度（逐差法） n-Xm 的时间内的位移之差为恒量。
＝(n-m)aT2
2 ΔX＝ X － X ＝ X － X ＝ … ＝ C=aT 2 X +X 1 2V ＝（X +X ）/2T V ＝（ ）/2T 3
1 1 2 3 3 4
V4＝（X4+X5）/2T V2＝（X2+X3）/2T X4-X1＝3a1T2 a=(a1+a2+a3)/3 2 X2-X1＝a1T 2 2 2 X5-X ＝ 3a T =[(X +X +X V ＝ )V (X +aT +X +X )] /9T V2＝ =(X4 2 V1+aT 2 4-X1 5)/3T 4 6 3 1 2 3 2 X3X -X ＝ a T 2 2 2 -X ＝ 3a T 6 3 3 2 X5-X3＝2aT2 X3-X1＝2aT X4-X3＝a3T2
△x0/0.04 △x1/0.04 △x2/0.04 △x3/0.04
基本实验要求 实验热点聚焦 拓展创新实验 随堂基础演练
v/m· s-1用速度图象求加速度
v4 v3 v2 v1
Δt′ Δ v′
Δv
Δt
原理： a=△V/△t
t/s
0
t1
t2
t3
t4
匀变速直线运动
基本实验要求 实验热点聚焦 拓展创新实验 随堂基础演练
实验完毕应先断开电源后取纸带．
3．防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运
动，要防止钩码落地和小车与滑轮相撞．
基本实验要求
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热点一
刻度尺的读数
【例1】 如图1-4-1所示，用毫米刻度尺测量纸带中的计数点
0 、 1 之 间 的 距 离 为 ________ mm,0 、 2 之 间 的 距 离 为
物体做匀变速直线运动．
(3)利用速度图象判断：若为水平线则为匀速直线运
动，若为倾斜直线则为匀变速直线运动。
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实验过程
基本实验要求
实验热点聚焦
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注意事项
1．平行：纸带和细绳要和木板平行．
2．两先两后：实验中应先接通电源，后让小车运动；
②计数点 5 对应的速度大小为 ________m/s ，计数点 6 对应的速度大小为____m/s.(保留三位有效数字) ③物块减速运动过程中加速度的大小为a＝__m/s2.
的频率为50 Hz.
答案
①6
7(或7
6)
②1.00
甲 1.20
③2.00
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基本实验要求
基本实验要求 实验热点聚焦 拓展创新实验 随堂基础演练
利用纸带判定物体运动的性质
(1)若x1、x2、x3…基本相等，则可判定物体在实
验误差允许的范围内做匀速直线运动．
(2)利用x1、x2、x3…可以计算出在相邻相等时间
内物体的位移差x2－x1、x3－x2、x4－x3…，如果
它们在实验误差允许的范围内相等，则可以判定
________ mm,2、3之间的距离为________ mm.
图1-4-1
答案 8.9(9.0也可) 19.5 12.5
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基本实验要求
·刻度尺的读数应注意 (1)刻度尺读数时要使刻度线紧贴被测物体，眼睛正对刻
度线读数．
(2) 毫米刻度尺的精确度为 1 mm ，读数时要估读到最小 刻度的下一位．
实验热点聚焦
拓展创新实验
随堂基础演练
解析
由纸带分析可得小车在连续相等的时间间隔内的相邻
BC＋CD 位移之差恒定，所以小车做匀加速直线运动； vC＝ ＝ 2T 4.4 m/s.a＝(CD－BC)/T2＝12 m/s2. 答案 (1) 匀加速直线 小车在连续相等的时间间隔内的相邻
位移之差恒定 (2)4.4 (3)12
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2.
基本实验要求
实验热点聚焦
拓展创新实验
随堂基础演练
原理：匀变速直线运动中，中间时刻的瞬 时速度等于这段时间内的平均速度。
△ x0
△ x1
△ x2
△ x3
0
1
2
3
Vt/2=△x/△t
表2 手拉纸带在几个时刻的瞬时速度
位置
0
1
2
3
t/s v/s
0
0.1
0.2
0.3