高中物理人教版必修第一册2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律 同步练习

第16天实验：探究小车速度随时间变化的规律考纲要求：Ⅱ难易程度：★★★☆☆在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，（1）下列说法正确的是_________。A．打点计时器不一定要使用交流电B．在释放小车前，小车应紧挨在打点计时器旁C．应先接通电源，待打点计时器开始打点后再释放小车D．打点计时器工作电压一定是6V交流电（2）某次实验中得到的一条纸带如图所示，从比较清晰的点起，每五个计时点取一个点作为计数点，分别标作0、1、2、3、4。量得2、3两计数点间的距离s3=30.0mm，3、4两计数点间的距离s4=48.0mm，则小车在打3计数点时的速度为__________m/s，小车的加速度为__________m/s2。【参考答案】（1）BC（2）0.391.8【试题解析】（1）打点计时器一定要使用交流电，A错误；在释放小车前，小车应紧挨在打点计时器旁，B正确；应先接通电源，待打点计时器开始打点（打点稳定）后再释放小车，C正确；电磁打点计时器工作电压是4~6V交流电，D错误。（2）根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程的平均速度，可得打计数点3时小车的速度，根据逐差法可得小车的加速度a==m/s2=1.8m/s2。【知识补给】纸带数据的处理纸带上的点迹包含着直线运动过程中的丰富信息，通过数点就可以得到时间，用刻度尺直接测量就可以得到位移，通过计算，一般还能得到瞬时速度和加速度。（1）计算瞬时速度常用到的规律是：匀变速直线运动中某过程的平均速度等于中间时刻的瞬时速度。（2）计算匀变速直线运动的加速度，常用逐差法公式Δx=aT2设两段相邻的相等时间间隔（T）内的位移分别为x1、x2，则由运动学公式有x1=v0T+aT2，x2=v1T+aT2，联立可得Δx=x2–x1=（v1–v0）T=aT2，这里的T 不必一定取打点周期或计数点间时间间隔，而应结合具体情境进行选取，一般来说应使所选取的范围尽量大，以减小误差。对两段不相邻，但等时间间隔（T）的位移xn、xm（xn、xm之间的时间间隔为（m–n–1）T），由运动学公式有xn=vn–1T+aT2，xm=vm–1T+aT2，联立可得xm–xn=（vm–1–vn–1）T=（m–n）aT2。在探究小车速度随时间变化的规律的实验时，下列说法正确的是A．在纸带上选取记数点，必须每5个点选取一个B．在进行该探究实验时，应该让小车的加速度尽量小些C．在利用速度–时间图象处理实验数据时，应选取间隔较远的两点由加速度的定义式计算加速度的大小D．在进行该探究实验时，电磁打点计时器可用低压直流电源在探究小车速度随时间变化的规律的实验中，下列说法中正确的是A．通过调节，应使小车、纸带、拉线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50Hz）得到如图所示的纸带。图中的点为计数点，相邻两计数点间还有四个点未画出来，下列表述正确的是A．实验时应先放开纸带再接通电源B．相邻两个计数点间的时间间隔为0.1sC．可表示出最接近计数点B对应的速率D．相邻两个计数点间的时间间隔为0.02s在测定匀变速直线运动的加速度的实验中，打点计时器使用的交流电的频率为50Hz，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0~5的6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，由图可以读出1、3、5三个计数点跟0点的距离d1、d3、d5，填入表格中。 计算打计数点2时小车的速度为_________m/s，打计数点4时小车的速度为_________m/s；小车的加速度是____________m/s2。在测定匀变速直线运动的加速度实验中，如图为接在周期T=0.02s低压交流电源上的打点计时器，在纸带做匀加速直线运动时打出的一条纸带，每5个计时点取1个计数点，但第3个计数点没有画出。由图中的数据可得：（计算结果均保留两位小数）（1）该物体的加速度为_________m/s2。（2）第3个计数点与第2个计数点的距离约为________cm。（3）打第2个计数点时该物体的速度约为__________m/s。实验中，如图甲所示为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，相邻计数点间的时间间隔T=0.1s。（1）根据纸带可判定小车做________运动。（2）根据纸带计算各点瞬时速度：vD=_______m/s，vC=_______m/s，vB=_______m/s。在如图乙所示坐标中作出小车的v–t图线。小车的加速度a=________。（3）将图线延长与纵轴相交，交点对应的速度的物理意义是_____________________。用图1所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律。主要实验步骤如下：a．安装好实验器材。接通电源后，让拖着纸带的小车沿长木板运动，重复几次。 b．选出一条点迹清晰的纸带，找一个合适的点当作计时起点O（t=0），然后每隔相同的时间间隔T选取一个计数点，如图2中A、B、C、D、E、F……所示。c．通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、E……点时小车的速度，分别记作v1、v2、v3、v4、v5……。d．以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，在坐标纸上描点，如图3所示。结合上述实验步骤，请你完成下列任务：（1）在下列仪器和器材中，还需要使用的有____________和___________（填选项前的字母）。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（含砝码）（2）在图3中已标出计数点A、B、D、E对应的坐标点，请在该图中标出计数点C对应的坐标点，并画出v–t图象。（3）观察v–t图象，可以判断小车做匀变速直线运动，其依据是__________________。v–t图象斜率的物理意义是______________________。（4）描绘v–t图象前，还不知道小车是否做匀变速直线运动。用平均速度表示各计数点的瞬时速度，从理论上讲，对△t的要求是______（选填“越小越好”或“与大小无关”）；从实验的角度看，选取的△x 大小与速度测量的误差______（选填“有关”或“无关”）。【参考答案】应先接通电源后释放纸带，打完点后，应先断开电源后取纸带，C正确。如果实验中加速度过大，会导致打出的点非常少，不利于我们研究，所以钩码的质量不是越大越好，D错误。BC在“研究匀变速直线运动”的实验中，实验时应先接通电源再放开纸带，故选项A错。B点为A与C点的中间时刻，有vB＝，故选项C对。由于相邻两计数点之间还有4个点没有画出，所以时间间隔为0.1s，故选项D错，B对。1.205.4012.000.210.330.6按刻度尺的读数规则读数，要估读到最小刻度的下一位，d1、d2、d3分别读得1.20cm、5.40cm、12.0cm，可得打计数点2时小车的速度为，打计数点4时小车的速度为；由逐差法可得a==m/s2=0.6m/s2。（1）0.74（2）4.36（3）0.40（1）由匀变速直线运动的推论xm–xn=（m–n）at2，得a==m/s2=0.74m/s2。（2）设第3个计数点与第2个计数点的距离为x2，由，得。（3）打计数点1和计数点2过程的中间时刻，物体的速度，则打计数点2时物体的速度。（1）匀加速直线（2）3.902.641.38如图12.6m/s2（3）小车经过A点的速度 （1）根据∆x=aT2，由纸带数据可知∆x=12.6cm，可判断小车做匀加速直线运动。（1）AC（2）C点的横坐标为3T，纵坐标为如图所示（3）小车的速度随时间均匀变化加速度（4）越小越好有关（1）打点计时器需用交流电源；为了计算速度需要利用刻度尺测量长度。故需要的仪器选AC。（2）利用所给点迹描点连线，得图象 【点睛】本题考查了速度与与时间得关系，速度没有办法直接测量，所以要利用物理关系转化，转换成我们能够测量的量，然后在来验证速度与时间得关系。