《1 实验：探究小车速度随时间变化的规律—人教版（2019）高中物理必修第一册初升高衔接预习讲义（第二章）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《1 实验：探究小车速度随时间变化的规律—人教版（2019）高中物理必修第一册初升高衔接预习讲义（第二章）（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2021年学训教育实用的店分享资料第一节 实验：探究小车速度随时间变化的规律一、实验目的1.利用打点纸带研究小车的运动情况，分析小车的速度随时间变化的规律。2会用图象法处理实验数据。二、实验原理利用打点计时器打出的纸带上记录的数据，计算出各时刻的速度，再作出速度时间的关系图象。1瞬时速度的计算：各计数点的瞬时速度可用以该点为中间时刻的一段时间内的平均速度来代替：vnxnxn12T。2根据vt图象判断运动性质：用描点法可作出小车的vt图象，根据图象的形状可判断小车的运动性质。3加速度的计算：利用vt图象的斜率求出小车的加速度。三、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
2、木板、小车、细绳、钩码、刻度尺、坐标纸。四、实验步骤1.如图所示，把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，先接通电源，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系列小点。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。五、数据处理1.表格法(1)从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开始一些比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个点，作为计数始点，以后依次
3、每五个点取一个计数点，并标明0、1、2、3、4如图所示。(2)依次测出01、02、03、04的距离x1、x2、x3、x4，填入表中。位置123456长度x1x2x3x4x5x6各段长度0213243546时间间隔v/(ms1)(3)1、2、3、4各点的瞬时速度分别为：v1x22T、v2x3x12T、v3x4x22T、v4x5x32T。将计算得出的各点的速度填入表中。(4)根据表格中的数据，分析速度随时间变化的规律。2图象法(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，不在线上的点均匀分布在直线的两侧，
4、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)这条直线就是本次实验的vt图象，它是一条倾斜的直线，求出物体的加速度avt。六、误差分析产生原因减小方法偶然误差根据纸带测量的位移有误差测量各计数点到起始点的距离而不是直接测量相邻计数点间的距离系统误差木板的粗糙程度不完全相同尽量选用粗糙程度均匀的木板七、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，等打点稳定后，再释放小车。3取下纸带前，先断开电源。4选取一条点迹清晰的纸带，适当舍弃点密集的部分，适当选取计数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的时间间隔T等于多少秒。5不
5、要逐次测量各段距离，应尽可能地一次测量完毕。6要防止钩码落地，避免小车跟滑轮相碰，当小车到达滑轮前及时用手按住。7牵引小车的钩码个数要适当，以免加速度过大而使纸带上的点太少，或者加速度太小，而使各段位移差别不大，使误差增大。8在坐标纸上画vt图象时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图象尽量分布在较大的坐标平面内。【典例精析】例1（2019江苏徐州一中调研）在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，某同学进行了以下实验操作步骤，试找出其中的错误和遗漏的步骤(遗漏步骤可编上序号G)A拉住纸带，将小车移到靠近打点计时器的一端后，放开纸带，再接通电源B将打点计时器固定在长木板无滑轮一端，并接好电路C把一
6、条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当的钩码D取下纸带，再断开电源E将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔F从所打的纸带中选取理想的纸带进行测量分析错误和遗漏：_；_；G._；正确的步骤顺序为_答案：A中应先接通电源，再放开纸带D中应先断开电源，再取下纸带换上新纸带，重复实验两次BECADGF例2（2019厦门高一检测）在用电火花计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，图3甲是一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点间还有四个点未画出(电源频率为50 Hz)(1)根据运动学有关公式可求得vB1.38 m/s，vC_ m/s，vD3.9
7、0 m/s.(保留三位有效数字)(2)利用求得的数值在图乙所示坐标纸上作出小车的vt图线(从打A点时开始计时)利用纸带上的数据求出小车运动的加速度a_ m/s2.(保留三位有效数字)(3)将图线延长与纵轴相交，交点的纵坐标是0.12 m/s，此交点的物理意义是：_.答案：(1)2.64(2)12.6(3)从A点开始计时时，小车的速度为0.12 m/s解析：(1)打C点时对应的速度为vCxBD2T60.307.500.2 cm/s264 cm/s2.64 m/s.(2)用描点法作出小车的运动图象如图所示由图知小车运动的加速度avDvBtDtB3.90 m/s1.38 m/s(31)101 s12
8、.6 m/s2.(3)此交点表示A点开始计时时，小车的速度为0.12 m/s.【变式训练1】如图所示是用电磁打点计时器测定匀加速直线运动的加速度时得到的一条纸带，测量出AB1.2 cm，AC3.6 cm，AD7.2 cm，计数点A、B、C、D中，每相邻两个计数点之间有四个点未画出，以下说法正确的是()A电磁打点计时器是只能记录时间而不能记录位移的仪器B若电源频率f50 Hz，则每相邻的两个计数点之间的时间间隔为0.1 sC打B点时运动物体的速度vB0.20 m/sD本实验也可以采用电火花计时器答案：BD解析：电磁打点计时器既可以记录时间，又可以记录位移，选项A错误；电磁打点计时器打点的周期为0
9、.02 s，相邻两个计数点间有4个点未画出，即两个计数点间的时间间隔为0.1 s，选项B正确；vBxAC2T0.0362T0.0360.2 m/s0.18 m/s，选项C错误；电磁打点计时器和电火花打点计时器都可以用，选项D正确【变式训练2】在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，打点计时器接在50 Hz的低压交变电源上某同学在打出的纸带上每5点取一个计数点，共取了A、B、C、D、E、F六个计数点(每相邻两个计数点间的四个点未画出)，如图5所示从每一个计数点处将纸带剪开分成五段(分别为a、b、c、d、e段)，将这五段纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在xOy坐标系中，如图所示(1)请你在xOy坐
10、标系中用最简洁的方法作出能表示vt关系的图线(在图6中作答)，并指出哪个轴相当于v轴？_.(2)从第一个计数点开始计时，为了求出0.15 s时刻的瞬时速度，需要测出哪一段纸带的长度？_.(3)若测得a段纸带的长度为2.0 cm，e段纸带的长度为10.0 cm，则可求出加速度的大小为_ m/s2.答案：1)vt图线见解析图y轴相当于v轴(2)b段(3)2.0解析：(1)以纸带宽度为时间单位0.1 sx轴相当于t轴，y轴相当于v轴，每段纸带上端中点的纵坐标相当于这段时间中间时刻的瞬时速度把纸带上端中点连起来就得到vt图线(2)用b纸带的长度除以0.1 s就是完成b纸带这段长度的平均速度，也近似等于
11、0.15 s时刻的瞬时速度，故需测出b纸带的长度(3)0.05 s时的瞬时速度v12.0 cm0.1 s20.0 cm/s0.20 m/s045 s 时瞬时速度v210.0 cm0.1 s100 cm/s1.00 m/sav2v1t1.000.200.450.05 m/s22.0 m/s2【自我检测】1.(多选)（青海海东市第二中学联考）为了研究小车的运动，某同学用小车拖着纸带通过打点计时器打下了一系列的点，测得小车前0.1 s前进了5 cm,0.3 s末到0.35 s末前进了0.92 cm，前进总长度为10 cm，共用了0.4 s。则下列说法正确的是()A小车在10 cm全过程的平均速度是0
12、.25 m/sB小车在前0.35 s内的平均速度是0.17 m/sC小车在0.1 s末的瞬时速度约为0.5 m/sD无法知道小车在0.3 s末的瞬时速度答案：AD解析：小车在10 cm全过程的平均速度是v0.10.4 m/s0.25 m/s，选项A正确；因前0.35 s内的位移不知道，故无法求其平均速度，选项B错误；0.1 s末和0.3 s末的瞬时速度都是不可求的，选项C错误，D正确。2(多选)（ 宁夏平罗中学期中测试）一小球在水平桌面上做匀减速直线运动，用频闪照相机对着小球每隔110 s拍照一次，得到一幅频闪照片，用刻度尺量得照片上小球各位置如下图所示，已知照片与实物的比例为110，则()A
13、图中对应的小球在通过8 cm距离内的平均速度是2 m/sB图中对应的小球在通过8 cm距离内的平均速度是1.6 m/sC图中对应的小球通过6 cm处的瞬时速度是2.5 m/sD图中对应的小球通过6 cm处的瞬时速度是2 m/s答案：AD解析：小球在通过8 cm距离内的平均速度xt81040.1 cm/s200 cm/s2 m/s，A对，B错。可以认为小球通过6 cm处的瞬时速度等于相邻两点间的平均速度vxt410 cm20.1 s200 cm/s2 m/s，C错，D对。3（广西宾阳县第一中学月考）关于“探究小车速度随时间变化的规律”的实验操作，下列说法错误的是()A长木板不能侧向倾斜，但可以一端高一端低B在释放小车前，小车应紧靠在打点计时器上C应先接通电源，待打点计时器开始打点后再释放小车D要在小车到达定滑轮前使小车停止运动答案：B解析：实验过程中，长木板不能侧向倾斜，防止侧滑，一端高一端低没影响，只是测出的加速度不同，故A项正确；在释放小车前，小车应在靠近打点计时器处，不能紧靠在打点计时器上，故B项不正确；应先通电、后放小车，故C项正确；不要让小车碰在滑轮上，故D项正确。故选B。4(多选)（2019山西运城一中检测）在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，使用电磁打点计时器(所用交流电的频率为50 Hz)得到
