《（全國通用版）2022-2023高中物理 第二章 勻變速直線運(yùn)動的研究 1 實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律學(xué)案 新人教版必修1》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（全國通用版）2022-2023高中物理 第二章 勻變速直線運(yùn)動的研究 1 實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律學(xué)案 新人教版必修1（8頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、（全國通用版）2022-2023高中物理 第二章 勻變速直線運(yùn)動的研究 1 實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律學(xué)案 新人教版必修1 [學(xué)習(xí)目標(biāo)] 1.進(jìn)一步練習(xí)使用打點(diǎn)計時器.2.會利用平均速度求瞬時速度.3.會利用v－t圖象處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并據(jù)此判斷物體的運(yùn)動性質(zhì).4.能根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求加速度. 一、實(shí)驗(yàn)原理 1.利用紙帶計算瞬時速度：以紙帶上某點(diǎn)為中間時刻取一小段位移，用這段位移的平均速度表示這點(diǎn)的瞬時速度. 2.用v－t圖象表示小車的運(yùn)動情況：以速度v為縱軸、時間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系，用描點(diǎn)法畫出小車的v－t圖象，圖線的傾斜程度表示加速度的大小，如果v－t圖象是一條傾斜的直線，

2、說明小車的速度是均勻變化的. 二、實(shí)驗(yàn)器材 打點(diǎn)計時器(帶導(dǎo)線)、交流電源、紙帶、一端附有定滑輪的長木板、小車、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、復(fù)寫紙、坐標(biāo)紙. 三、實(shí)驗(yàn)步驟 1.如圖1所示，把一端附有定滑輪的長木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面，打點(diǎn)計時器固定在長木板沒有滑輪的一端，連接好電路. 圖1 2.把一條細(xì)繩拴在小車上，使細(xì)繩跨過滑輪，下面掛上適當(dāng)?shù)你^碼，把紙帶穿過打點(diǎn)計時器，并把紙帶的一端連在小車的后面. 3.把小車停在靠近打點(diǎn)計時器的位置，先接通電源，后釋放小車(填“接通電源”或“釋放小車”)，讓小車拖著紙帶運(yùn)動，打點(diǎn)計時器就在紙帶上打下一行小點(diǎn)，隨后立即關(guān)閉電源. 4

3、.換上新紙帶，重復(fù)操作兩次. 四、數(shù)據(jù)處理 1.采集數(shù)據(jù) 如圖2所示，一般不是直接測量相鄰兩個計數(shù)點(diǎn)間的距離，而是先測量出各個計數(shù)點(diǎn)到計時零點(diǎn)的距離x1、x2、x3、x4、x5，再計算出相鄰的兩個計數(shù)點(diǎn)間的距離.Δx1＝x1，Δx2＝x2－x1，Δx3＝x3－x2，Δx4＝x4－x3，Δx5＝x5－x4. 圖2 2.求各計數(shù)點(diǎn)的瞬時速度 (1)各計數(shù)點(diǎn)對應(yīng)的瞬時速度用平均速度來代替，即v1＝，v2＝，… T為相鄰兩個計數(shù)點(diǎn)間的時間間隔，若交流電源頻率為50 Hz，每5個點(diǎn)取一個計數(shù)點(diǎn)(中間隔4個點(diǎn))，則T＝0.1 s. (2)設(shè)計表格并記錄相關(guān)數(shù)據(jù) 位置編號 1 2

4、 3 4 5 6 7 時刻t/s 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 v/(m·s－1) 3.作出小車運(yùn)動的v－t圖象 (1)定標(biāo)度：坐標(biāo)軸的標(biāo)度選取要合理，應(yīng)使圖象大致布滿坐標(biāo)紙. (2)描點(diǎn)：在坐標(biāo)紙上描出各個坐標(biāo)點(diǎn)的位置. (3)連線：用一條平滑的曲線或直線“擬合”這些點(diǎn). 4.分析數(shù)據(jù)并求出加速度 (1)如果畫出的v－t圖象是一條傾斜的直線，說明小車做速度均勻變化的直線運(yùn)動.圖象和縱軸的交點(diǎn)表示開始計時時小車的速度. (2)求出小車的加速度 在v－t圖象上任意取兩個間隔較遠(yuǎn)的點(diǎn)(這兩個點(diǎn)不一定

5、是我們表格中已測得的點(diǎn))，找出它們的坐標(biāo)值，然后把它們的坐標(biāo)值代入公式a＝中求出加速度，即用圖線的斜率求加速度. 五、注意事項 1.開始釋放小車時，應(yīng)使小車靠近(填“靠近”或“遠(yuǎn)離”)打點(diǎn)計時器. 2.先接通電源，等打點(diǎn)穩(wěn)定后，再釋放小車(填“接通電源”或“釋放小車”). 3.打點(diǎn)完畢，立即關(guān)閉電源. 4.選取一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，舍掉開頭點(diǎn)跡密集部分，選取適當(dāng)?shù)挠嫈?shù)點(diǎn)(注意計數(shù)點(diǎn)與計時點(diǎn)的區(qū)別)，弄清楚所選的時間間隔T等于多少. 5.不要分段測量各段距離，應(yīng)盡可能地一次測量完畢(可統(tǒng)一量出各計數(shù)點(diǎn)到計數(shù)起點(diǎn)0之間的距離). 6.在坐標(biāo)紙上畫v－t圖象時，注意坐標(biāo)軸單位長度的選取，

6、應(yīng)使圖象大致布滿坐標(biāo)紙. 一、實(shí)驗(yàn)器材和操作 例1　某同學(xué)按圖3所示裝置做“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn). 圖3 (1)圖中儀器A叫做________計時器，使用220 V________電源(選填“交流”或“直流”)，釋放小車前，小車應(yīng)停在________(填“靠近”或“遠(yuǎn)離”)儀器A的位置. (2)使用打點(diǎn)計時器來分析物體運(yùn)動情況的實(shí)驗(yàn)中，有以下基本步驟： A.松開紙帶讓物體帶著紙帶運(yùn)動 B.穿好紙帶 C.把計時器固定好 D.接通電源，進(jìn)行打點(diǎn) 以上步驟的正確順序是________. 答案　(1)電火花　交流　靠近　(2)CBDA 解析　(1)

7、題圖中儀器A叫做電火花計時器，使用220 V交流電源，實(shí)驗(yàn)過程中，放開小車前，小車要靠近打點(diǎn)計時器； (2)使用打點(diǎn)計時器來分析物體運(yùn)動情況的實(shí)驗(yàn)中，基本步驟為：先把計時器固定好，穿好紙帶，再接通電源，進(jìn)行打點(diǎn)，之后松開紙帶讓物體帶著紙帶運(yùn)動，故正確的順序是CBDA. 【考點(diǎn)】實(shí)驗(yàn)器材和操作 【題點(diǎn)】實(shí)驗(yàn)操作過程 二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 例2　在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，如圖4所示為一次記錄小車運(yùn)動情況的紙帶，圖中A、B、C、D、E為相鄰的計數(shù)點(diǎn)(A點(diǎn)為第一個點(diǎn))，相鄰計數(shù)點(diǎn)間的時間間隔T＝0.1 s. 圖4 (1)根據(jù)______計算各點(diǎn)的瞬時速度，則vD＝___

8、___m/s，vC＝______m/s，vB＝______m/s. (2)在如圖5所示坐標(biāo)系中畫出小車的v－t圖線，并根據(jù)圖線求出a＝________. 圖5 (3)將圖線延長與縱軸相交，交點(diǎn)的速度的物理意義：_____________________________. 答案　(1)利用某段時間內(nèi)的平均速度表示中間時刻的瞬時速度　3.90　2.64　1.38 (2)見解析圖　12.6 m/s2 (3)表示零時刻小車經(jīng)過A點(diǎn)的速度大小 解析　(1)若時間較短，平均速度可以代替中間時刻的瞬時速度. D點(diǎn)的瞬時速度vD＝＝＝390 cm/s＝3.90 m/s C點(diǎn)的瞬時速度vC

9、＝＝＝264 cm/s＝2.64 m/s B點(diǎn)的瞬時速度vB＝＝＝138 cm/s＝1.38 m/s (2)由(1)中數(shù)據(jù)畫出小車的v－t圖象如圖所示，由圖線的斜率可求得小車的加速度 a＝＝12.6 m/s2 (3)將圖線延長后，與縱軸的交點(diǎn)的速度表示零時刻小車經(jīng)過A點(diǎn)的速度大小. 【考點(diǎn)】實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理 【題點(diǎn)】v－t圖象描繪及加速度的求解 1.處理紙帶時，一定要分清計時點(diǎn)和計數(shù)點(diǎn)，搞清計數(shù)點(diǎn)之間的時間間隔T. 2.利用極限思想將平均值過渡到瞬時值是物理學(xué)中常用的方法.紙帶上某點(diǎn)的瞬時速度等于以此點(diǎn)為中間時刻的前、后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度. 3.標(biāo)度的選擇要結(jié)合數(shù)據(jù)及

10、其分布特點(diǎn)制定，以使圖象在坐標(biāo)系中合理分布，大小適中. 1.(實(shí)驗(yàn)器材和操作)在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，所需器材有：打點(diǎn)計時器(帶導(dǎo)線)、長木板、紙帶、復(fù)寫紙、小車、鉤碼、細(xì)線，此外還需要的器材有(　　) A.直流電源、天平及砝碼 B.直流電源、毫米刻度尺 C.交流電源、天平及砝碼 D.交流電源、毫米刻度尺 答案　D 解析　在實(shí)驗(yàn)中無需測小車質(zhì)量，故不用天平和砝碼；測量紙帶數(shù)據(jù)需要使用毫米刻度尺；打點(diǎn)計時器使用的是交流電源，故D正確. 【考點(diǎn)】實(shí)驗(yàn)器材和操作 【題點(diǎn)】實(shí)驗(yàn)器材 2.(實(shí)驗(yàn)器材和操作)在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，下列說法正確

11、的是(　　) A.小車在鉤碼的牽引下運(yùn)動時只需打一條紙帶，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理 B.為使測量更為嚴(yán)謹(jǐn)，應(yīng)把打下的第一個點(diǎn)作為第一個測量點(diǎn) C.為了便于測量，應(yīng)舍掉開頭一些過于密集的點(diǎn)，找一個適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)當(dāng)作計時起點(diǎn) D.兩相鄰計數(shù)點(diǎn)間的時間間隔必須是0.1 s 答案　C 解析　小車在鉤碼的牽引下運(yùn)動時，需要采用多次測量，打出多條紙帶，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，有利于減小誤差，故A錯誤；紙帶上開始時打的點(diǎn)比較密集，點(diǎn)距過小，測量誤差較大，故應(yīng)舍去，找一個適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)當(dāng)作計時起點(diǎn)，故B錯誤，C正確；選取計數(shù)點(diǎn)，可增加測量距離，減小測量過程所產(chǎn)生的誤差，兩相鄰計數(shù)點(diǎn)間的時間間隔不一定取0.1 s，故D錯誤.

12、【考點(diǎn)】實(shí)驗(yàn)器材和操作 【題點(diǎn)】實(shí)驗(yàn)操作過程 3.(實(shí)驗(yàn)器材和操作)在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)操作步驟，試找出其中錯誤和遺漏的步驟(遺漏步驟已編上序號G). A.拉住小車，將小車移到靠近打點(diǎn)計時器的一端后，放開小車，再接通電源 B.將打點(diǎn)計時器固定在長木板無滑輪的一端，并接好電路 C.把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過定滑輪，下面掛上適當(dāng)?shù)你^碼 D.取下紙帶，再斷開電源 E.將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點(diǎn)計時器的限位孔 F.從所打的紙帶中選取理想的紙帶進(jìn)行測量分析 錯誤和遺漏： (1)___________________________

13、_____________________________________________； (2)________________________________________________________________________； (3)G.______________________________________________________________________； 正確的步驟順序?yàn)開_______________________. 答案　(1)A中應(yīng)先接通電源，再放開小車　(2)D中應(yīng)先斷開電源，再取下紙帶　(3)換上新紙帶，重復(fù)操作兩次　BECADG

14、F 【考點(diǎn)】實(shí)驗(yàn)器材和操作 【題點(diǎn)】實(shí)驗(yàn)操作過程 4.(實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理)在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，下列說法不正確的是(　　) A.紙帶上可以每隔任意相同數(shù)量的點(diǎn)選取一個計數(shù)點(diǎn) B.使用刻度尺測量長度時，要進(jìn)行估讀 C.作v－t圖象時，所描曲線必須經(jīng)過每一個點(diǎn) D.在數(shù)據(jù)處理時，常用公式法和圖象法 答案　C 解析　實(shí)驗(yàn)中可以每隔任意相同數(shù)量的點(diǎn)選取一個計數(shù)點(diǎn)，A對；使用刻度尺測量長度時，要進(jìn)行估讀，B對；作v－t圖象時，應(yīng)使盡量多的點(diǎn)落在線上，離線較遠(yuǎn)的點(diǎn)舍棄，C錯；處理數(shù)據(jù)時，常選擇公式法和圖象法，D對. 【考點(diǎn)】實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理 【題點(diǎn)】實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理

15、5.(實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理)在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)得到一條用電火花計時器打下的紙帶如圖6甲所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G共7個計數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩個計數(shù)點(diǎn)間還有4個點(diǎn)圖中沒有畫出，電火花計時器接220 V、50 Hz交流電源.他經(jīng)過測量并計算得到電火花計時器在打B、C、D、E、F各點(diǎn)時小車的瞬時速度如下表： 對應(yīng)點(diǎn) B C D E F 速度(m/s) 0.141 0.185 0.220 0.254 0.301 圖6 (1)設(shè)電火花計時器的打點(diǎn)周期為T，計算vF的公式為vF＝________； (2)根據(jù)(1)中得到的數(shù)據(jù)

16、，以A點(diǎn)對應(yīng)的時刻為t＝0，試在圖乙所示坐標(biāo)系中合理地選擇標(biāo)度，作出v－t圖象. (3)利用該圖象求小車的加速度a＝________m/s2；(結(jié)果保留2位有效數(shù)字) (4)如果當(dāng)時電網(wǎng)中交變電流的電壓變成210 V，而做實(shí)驗(yàn)的同學(xué)并不知道，那么加速度的測量值與實(shí)際值相比________(選填“偏大”“偏小”或“不變”). 答案　(1)　(2)見解析圖　(3)0.40　(4)不變 解析　(1)若時間較短，平均速度可代替中間時刻的瞬時速度，電火花計時器的打點(diǎn)周期為T， 所以從E點(diǎn)到G點(diǎn)時間為10T，有：vF＝. (2)根據(jù)圖中數(shù)據(jù)，利用描點(diǎn)法作出圖象如圖： (3)圖象斜率大小等

17、于加速度大小，故a＝＝0.40 m/s2. (4)電網(wǎng)電壓變化，并不改變打點(diǎn)的周期，故測量值與實(shí)際值相比不變. 【考點(diǎn)】實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理 【題點(diǎn)】v－t圖象的描繪及加速度的求解 6.(實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理)如圖7所示為一次記錄小車運(yùn)動情況的紙帶，圖中A、B、C、D、E、F、G為相鄰的計數(shù)點(diǎn)，相鄰計數(shù)點(diǎn)的時間間隔T＝0.1 s. 圖7 (1)在圖8所示的坐標(biāo)系中作出小車的v－t圖線. 圖8 (2)將圖線延長與縱軸相交，交點(diǎn)的速度大小是______cm/s，此速度的物理意義是______. (3)小車的加速度為________.(保留3位有效數(shù)字) 答案　(1)見解析圖　(2)11.50　表示A點(diǎn)的瞬時速度　(3)0.495 m/s2 解析　根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計算出各點(diǎn)的速度，然后描點(diǎn)連線作出圖象，如圖所示. 從圖象上可以看出，將圖線延長與縱軸相交，交點(diǎn)的速度大小是11.50 cm/s，此速度的物理意義是表示A點(diǎn)的瞬時速度，在v－t圖象中的斜率大小表示加速度的大小，求得加速度a＝0.495 m/s2. 【考點(diǎn)】實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理 【題點(diǎn)】v－t圖象的描繪及加速度的求解