高中物理必修第一册人教版2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律 导学案

2019-2020年高考物理总复习第6讲实验：探究小车速度随时间变化的规律能力提升学案新人教版必修1实验操作注意：①打点计时器的限位孔要与长木板的纵轴位置对齐后再固定在长木板上，使纸带、小车、拉线和定滑轮在同一直线上。②牵引小车的钩码的质量应控制在100g以内；③实验时，应先开启电源，再释放小车，同时，用一只手在定滑轮的一端准备接住小车，防止小车撞击定滑轮和落地。④打完纸带后，应先断开电源，再取下纸带，将所用钩码的质量标注在纸带上，并给纸带编号。【考题l】某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，其相邻点间的距离如图6—1所示，每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0．10s．(1)试根据纸带上各个计数点间的距离，计算出打下B、C、D、E、F五个点时小车的瞬时速度，并将各个速度值填入下列横线上．(要求保留三位有效数字)VB＝m/s，VC＝m／s，VD＝m／s，vE＝m／s，VF＝m／s．(2)将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在如图6—2所示的坐标纸上，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图象．(3)根据第(2)问中画出的v-t图象，求得小车运动的加速度为m／s2．(保留两位有效数字)【解析】(1)根据瞬时速度公式知vB＝0.400m/sVC＝0.479m/sVD＝0.560m/svE＝0.640m/svF＝0.721m/s(2)根据上述数据在v—t图中描点，通过观察发现描出的几个点都大致落在一条直线上．我们相信没有误差时，这几个点应该全部落在该直线上，所以在作出这条直线时，要使尽可能多的点落在该直线上，不在该直线上的点要对称地分布在该直线的两侧。个别的点明显偏离该直线应当舍弃，如图6—3所示．(3)在v一t图象中的直线上任取两点的坐标(0.1，0.400)和(0.4，0.640)，由加速度公式得a=0.80m/s2【答案】(1)0．400；0．479；0．560；0．640；0．721．(2)如图6-3所示．(3)0．80．【变式1—1】在“利用打点计时器测定匀加速直线运动的加速度”的实验中，打点计时器接在50Hz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)．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6—4所示，由此可以得到一条表示v--t关系的图线，从而求出加速度的大小．(1)请你在xOy坐标系中用最简洁的方法作出能表示v —t关系的图线(在上图中作答)，并指出哪个轴相当于v轴?答：(2)从第一个计数点开始计时，为了求出0.15s时刻的瞬时速度，需要测出哪一段纸带的长度?答：．(3)若测得a段纸带的长度为2．0cm，e段纸带的长度为10．0cm，则可求出运动过程的加速度的大小为m／s2．专题训练学考要求题1．[考点l]在探究小车速度随时间变化的规律的实验中，某同学按以下实验步骤操作，其中错误或遗漏的步骤有(遗漏步骤可编上序号G、H…)。A.拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处放开纸带，再接通电源B.将打点计时器固定在平板上，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，并穿过打点计时器的限位孔将以上步骤完善后按合理的顺序填写在下面的横线上高考要求题1．[考点l])在研究匀变速直线运动的实验中，算出了小车经过各计数点的瞬时速度，为了计算加速度，合理的方法是()．A.根据任意两计数点的速度用公式a=Δv／Δt算出加速度B.根据实验数据画出v一t图，量出其倾角，由公式a=tanθ求出加速度C.根据实验数据画出v一t图，由图线上相距较远的两点所对应的速度、时间，用公式a=Δv／Δt算出加速度D.依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度间隔间距间隔间距AB5cmFG20cmAB5cmFG20cmBC10cmGH20cmCD15cmHI17cmDE20cmIJ8cmEF20cmJK4cm2．[考点l]打点计时器原来使用的交流电的频率是50Hz，在研究匀变速直线运动的加速度时，交流电的频率为60Hz而未被发觉，这样计算出的加速度值与真实值相比是(填“偏大”、“偏小”或“不变”)．3．[考点l]利用打点计时器研究一个约1．4m高的商店卷帘窗的运动．将纸带粘在卷帘窗底部，纸带通过打点计时器随帘在竖直面内向上运动．打印后的纸带如图所示．数据如表格所示．纸带中AB、BC、CD…每两点之间的时间间隔为0．10s，根据各间距的长度，可计算出卷帘窗在各间距内的平均速度v平均，可以将v平均近似地作为该间距中间时刻的瞬时速度v(1)请根据所提供的纸带和数据，绘出卷帘窗运动的v--t图象．(2)AD段的加速度为m／s2，AK段的平均速度为m／s．4．[考点1]某同学用图甲所示的实验装置研究小车在斜面上的运动．实验步骤如下： a．安装好实验器材b．接通电源后，让拖着纸带的小车沿平板斜面向下运动，重复几次．选出一条点迹比较清晰的纸带，舍去开始密集的点迹，从便于测量的点开始，每两个打点间隔取一个计数点，如图乙中0、1、2、…、6点所示c．测量1、2、3、…、6计数点到0计数点的距离，分别记作：xl、x2、x3、…、x6d．通过测量和计算，该同学判断出小车沿平板做匀变速直线运动e.分别计算出x1、x2、x3、…、x6与对应时间的比值f．以x/t为纵坐标、t为横坐标，标出x/t与对应时间t的坐标点，画出x/t一t图线结合上述实验步骤，请你完成下列任务：①实验中，除打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、平板、铁架台、导线及开关外，在下面的仪器和器材中，必须使用的有和．(填选项代号)A.电压合适的50Hz交流电源B.电压可调的直流电源C.刻度尺D．秒表E．天平F．重锤②将最小刻度为lmm的刻度尺的0刻线与0计数点对齐，0、1、2、…、5计数点所在位置如图丙所示，则x2=cmx5=cm③该同学在图丁中已标出1、3、4、6计数点对应的坐标，请你在该图中标出与2、5两个计数点对应的坐标点，并画出x/t一t的图线．④根据x/t一t图线判断，在打0计数点时，小车的速度v0=m／s；它在斜面上运动的加速度a=m／s2．