2019年高中物理 专题2.1 实验：探究小车速度随时间得关系预习学案 新人教版必修1.doc

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1、1专题专题 2.12.1 实验：探究小车速度随时间得关系实验：探究小车速度随时间得关系知识点梳理知识点梳理一、实验目的1练习正确使用打点计时器2会利用纸带求匀变速直线运动的瞬时速度、加速度3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vt图象，根据图象求加速度二、实验原理利用打点计时器测定物体做匀变速直线运动时的两个基本量：位移与时间,由匀变速直线运动的规律,获得物体运动情况：速度与加速度.为了更直观地反映各时刻速度随时间变化的规律，可采用图像描点法，根据几个时刻的速度与时间关系作出t图线三、实验器材：a附有滑轮的长木板；b小车；c带小钩的细线；d25g 的钩码 3 个；e打点计

2、时器；f纸带、刻度尺；g低压交流学生电源；h导线四、实验步骤按下图把一端附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.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面实验如图所示，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，后放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，换上新纸带，重复三次从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开关一些比较密集的点，从后边便于测量的点开始确定计数点，为了计算方便和减小误差，通常用连续打点五次的

3、时间作为时间单位，即T0.1s，如图所示，正确使用毫米刻度尺测量每相邻两计数点间的距离，并填入设计的表板中位置编号012345时间t/s00.10.20.30.40.5图 1-6-2x1 x2 x3 x4 x5 x6打点计时器钩码接电源实验小车纸带制动装置2相邻两计数点间的距离x/m计数点的速度/(m/s)利用某一段时间的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度求得各计数点的瞬时速度增减所拴的钩码数，再做两次实验五、注意事项1.细绳尽可能与平板平行,以确保细绳对小车的拉力不变.2.实验中应先接通电源，后让小车运动；实验完毕应先断开电源后取纸带3.开始释放小车时,小车应尽量靠近打点计时器.4.小车

4、的加速度应适当大一些,以能在纸带长约 50cm 的范围内清楚地取 78 个计数点为宜.5. 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6. 选择一条点迹清晰的纸带，舍弃点密集部分，适当选取计数点要区别计时器打出的点与人为选取的计数点(一般把计时器打出的 5 个点作为 1 个计数点).选取的计数点不少于 6 个.7.不要分段测量各段位移,应尽可能地一次测量完毕(可先统一量出到计数起点 0 之间的距离).读数时估读到毫米的下一位.8.在坐标纸上，纵、横轴选取合适的单位(避免所描点过密或过疏，而导致误差过大)，仔细描点连线，不能连成折线，应作一条直线，让各点尽量落到这条直线上

5、，落不到直线上的各点应均匀分布在直线的两侧六、误差分析1.由于打点阻力的影响，使得小车的运动不是严格的变速直线运动而引起的系统误差2.电源电压、频率不稳定引起打点不均匀、不等时的系统误差3.数据测量、图像法数据处理引起的偶然误差考点题组训练考点题组训练题组一题组一 实验步骤及原理实验步骤及原理1.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，某同学利用纸带上的数据计算出了各计数点对应时刻小车的瞬时速度然后她以速度 v 为纵轴、时间 t 为横轴建立直角坐标系，共描出了 10 个点，并“拟合”出了小车运动的 vt 图象，如图所示针对该同学作出的 vt 图象，她所在的实验小组的其他四位同学分别交流了自

6、己的看法：这 10 个点无论如何也不在一条直线上，因此小车运动的 vt 图象不可能为一条直线，而应为一条3光滑的曲线；这 10 个点中有 8 个点虽然不在一条直线上，但它们紧挨在该条直线附近，只有 F 和 B 两个点离这条直线远；在这 10 个点当中只有 4 个点(A、D、G、I)能画在这条直线上，其余 6 个点都不在该直线上，这条直线肯定不能表示小车的速度随时间变化的规律；与直线偏差较小的点(C、E、H、J)可能是实验误差造成的，而偏离直线较远的点(B、F)则可能是实验中出现失误造成的对于以上四种看法，你认为有道理的是( )A B C D 【答案】B2.一同学在做“探究小车速度随时间变化规律

7、”的实验时，发现纸带上打出的不是圆点，而是一些短线，可能是因为( )A 打点计时器错接在直流电源上B 电源电压不稳定C 电源的频率不稳定D 打点针压得过紧【答 案】D43.关于用打点计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验，下列说法中正确的是( )A 打点计时器应固定在长木板上，且靠近滑轮一端B 开始实验时小车应靠近打点计时器一端C 应先接通电源，待打点稳定后再释放小车D 牵引小车的钩码个数越多越好【答 案】BD【解 析】打点计时器应固定在长木板上没有滑轮的一端，A 错误；钩码个数太少，打点密集，钩码个数太多，打点太少，都会带来实验误差，D 错误4.(多选)在“探究小车速度随时间变化的规律

8、”的实验中，下列说法正确的是( )A 通过调节滑轮的高度，使小车、纸带、细绳和定滑轮上边缘在一条直线上B 坐标轴单位长度越小越好C 开始前要先接通电源后松开纸带，打完点要先断开电源后取纸带D 钩码的质量越大越好【答 案】AC【解 析】实验中调节滑轮的高度使小车、纸带、细绳和定滑轮上边缘在一条直线上，可以减小误差，A 正确；要适当地选取坐标轴的单位长度，使图象尽量分布在坐标平面中央，B 错误；开始前要先接通电源后松开纸带，打完点要先断开电源后取纸带，C 正确；钩码的质量要适中，不要太大也不要太小，D 错误5.(多选)在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中，下列说法正确的是 ( )A 电火花计时

9、器正常工作时，其打点的周期取决于交流电压的高低B 电火花计时器正常工作时，其打点的周期取决于纸带运动的快慢C 打点计时器只能连续工作很短时间，打点之后要立即关闭电源D 电火花计时器应接 220 V 交流电【答 案】CD56.在探究“小车速度随时间变化的规律”的实验中，某同学操作以下实验步骤，其中错误或遗漏的步骤有(遗漏步骤可编上序号 G)_A将小车安放至靠近打点计时器处，先放开小车，再接通电源B将打点计时器固定在平板上没有滑轮的一端，并接好电路C把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码D取下纸带E将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上做匀速运动F将纸带固定在小车尾部，并穿

10、过打点计时器的限位孔将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序_【答 案】(1)步骤 A 中应先接通电源，再放开小车 (2)步骤 D 中取下纸带前应先断开电源 (3)补充步骤 G：换上新纸带，重复三次实验；步骤顺序 BECFADG【解 析】实验中，为保证纸带上的打点范围，充分利用纸带，应先接通电源，后放开小车步骤A 有错误；实验中为保护打点计时器，打完纸带应立即关闭电源，步骤 D 有遗漏；为了处理数据时有可选择性，实验应重复打三条纸带，应补充该步骤题组二题组二 实验数据得处理实验数据得处理1.“探究小车速度随时间变化的规律”实验获得的一条纸带如图所示，已知 a、b 两个相邻计数点时间间隔为 0.10

11、s，则从 a 至 b 这段时间内物体的平均速度约为( )A0.27 m/s B0.37 m/sC1.35 m/s D1.85 m/s【答 案】A【解 析】根据纸带得到 ab 两点的距离为：x2.70 cm0.027 m，所以平均速度 m/s0.27 m/s，A 正确2.如图是某同学在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验时打出的纸带，已知打点计时器的电源频率是 50 Hz(周期是 0.02 s)，则：( )6AvC m/sBvC m/sCvC m/sDvC m/s【答 案】D3. 如图所示是某次实验中得到的一条纸带A、B、C、D、E 分别表示纸带上连续打出的点，打点计时器所用的电源频率为 5

12、0 Hz.根据图示数据可知( )A纸带做匀速运动B相邻两计数点的时间间隔为 0.1 sCA 与 C 之间纸带平均速度为 0.31 m/sD打 B 点时纸带的瞬时速度为 1.56 m/s【答 案】D【解 析】由纸带可知，BC(6.242.92) cm3.32 cm；CD(9.956.24) cm3.71 cm，在任意相等的时间内，位移不相等，纸带不是匀速运动，A 错误；电源频率为 50 Hz，相邻的计数点间的时间间隔 T0.02 s，B 错误； AC 段的平均速度AC m/s1.56 m/s，C 错误；打 B 点时纸带的瞬时速度 vBAC1.56 m/s，D 正确4.(多选)在“探究小车速度随时

13、间变化的规律”的实验中，得到如下图所示的纸带，其中A、B、C、D、E、F、G 为计数点，相邻两计数点间的时间间隔为 T，x1、x2、x3、x4、x5、x6分别为AB、BC、CD、DE、EF、FG 间的位移，下列可用来计算打 D 点时小车速度的表达式是( )7A BC D【答 案】BC5.在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中(1)下列哪些器材是多余的_电火花打点计时器 天平 低压直流电源 细绳纸带 小车 钩码 秒表 一端有滑轮的长木板(2)要达到实验目的还需要的器材是：_(3)在一次实验中，打点计时器打出一纸带，如图所示 A、B、C、D 为四个计数点，且两相邻计数点间还有四个点没有画出，所用

14、交流电频率为 50 Hz，纸带上各点对应单位为厘米的刻度尺上的刻度值如图所示，则 B 点的速 vB_m/s.【答 案】(1) (2)刻度尺 (3)0.15【解 析】(1)本实验中不需要测量小车或砝码的质量，因此不需要天平，电磁打点计时器使用的是低压交流电源，因此低压直流电源本实验中不需要，同时打点计时器记录了小车的运动时间，因此不需要秒表不需要的器材为：.(2)要达到实验目的还需要的器材是刻度尺；(3)每相邻两个计数点间还有 4 个点没有画出，所以相邻的计数点间的时间间隔 T0.1 s，可求出打纸带上 B 点时小车的瞬时速度大小：vB m/s0.15 m/s.6.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流的频率为 50 Hz，记录小车做匀变速运动的纸带如图所示在纸带上选择标为 05 的六个计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点没有画出纸带旁并排放着带有最小刻度为毫米的刻度尺，零点跟“0”计数点对齐(1)由图可以读出 1、3、5 三个计数点跟“0”点的距离为 d1、d2、d3，请将测量值填入表中(结果保留两位小数)8(2)小车打计数点“2”时的速度大小为_m/s，打计数点“4”时的速度大小为_m/s，小车的加速度大小是_ m/s2.【答 案】(1)1.20 5.40 12.00 (2)0.21 0.33 0.6