《（浙江專(zhuān)用）2022-2023高中物理 第二章 勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的研究 1 實(shí)驗(yàn)：探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律學(xué)案 新人教版必修1》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《（浙江專(zhuān)用）2022-2023高中物理 第二章 勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的研究 1 實(shí)驗(yàn)：探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律學(xué)案 新人教版必修1（9頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、（浙江專(zhuān)用）2022-2023高中物理 第二章 勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的研究 1 實(shí)驗(yàn)：探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律學(xué)案 新人教版必修1 知識(shí)內(nèi)容 探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律 考試屬性 √ 課時(shí)要求 1.知道實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，說(shuō)出實(shí)驗(yàn)中各器材的作用，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作. 2.會(huì)近似計(jì)算各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度及加速度. 3.會(huì)利用v－t圖象處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，能據(jù)此判斷小車(chē)速度隨時(shí)間變化的特點(diǎn). 1.如圖1所示，把一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板沒(méi)有滑輪的一端，連接好電路. 圖1 2.把一條細(xì)繩拴在小車(chē)上，使細(xì)繩跨過(guò)滑輪，下面掛上適當(dāng)?shù)你^碼，把紙帶

2、穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并把紙帶的一端連在小車(chē)的后面. 3.把小車(chē)停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置，先接通電源，后釋放小車(chē)(填“接通電源”或“釋放小車(chē)”)，讓小車(chē)拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一行小點(diǎn)，隨后立即關(guān)閉電源. 4.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(cè)量相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，而是先測(cè)量出各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)到計(jì)時(shí)零點(diǎn)的距離x1、x2、x3、x4、x5，再計(jì)算出相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離.Δx1＝x1，Δx2＝x2－x1，Δx3＝x3－x2，Δx4＝x4－x3，Δx5＝x5－x4. 圖2 2.求解速度 (1)各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度用平均速度

3、來(lái)代替，即v1＝，v2＝，… T為相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔，若交流電源頻率為50 Hz，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)(中間隔4個(gè)點(diǎn))，則T＝0.1 s. (2)設(shè)計(jì)表格并記錄相關(guān)數(shù)據(jù) 位置編號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 時(shí)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(chē)運(yùn)動(dòng)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(mǎn)坐標(biāo)紙. (2)描點(diǎn)：在坐標(biāo)紙上描出各個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的位置. (3)連線(xiàn)：用一條平滑的曲線(xiàn)或直線(xiàn)“擬合”這些點(diǎn). 4.分析數(shù)據(jù)并求出加速度

4、 (1)如果畫(huà)出的v－t圖象是一條傾斜的直線(xiàn)，說(shuō)明小車(chē)做速度均勻變化的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng).圖象和縱軸的交點(diǎn)表示開(kāi)始計(jì)時(shí)時(shí)小車(chē)的速度——初速度. (2)求出小車(chē)的加速度 在v－t圖象上任意取兩個(gè)間隔較遠(yuǎn)的點(diǎn)(這兩個(gè)點(diǎn)不一定是我們表格中已測(cè)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(xiàn)的斜率求加速度. 五、注意事項(xiàng) 1.開(kāi)始釋放小車(chē)時(shí)，應(yīng)使小車(chē)靠近(填“靠近”或“遠(yuǎn)離”)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器. 2.先接通電源，等打點(diǎn)穩(wěn)定后，再釋放小車(chē)(填“接通電源”或“釋放小車(chē)”). 3.選取一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，舍掉開(kāi)頭點(diǎn)跡密集部分，選取適當(dāng)?shù)挠?jì)數(shù)點(diǎn)(注意計(jì)數(shù)點(diǎn)與計(jì)時(shí)點(diǎn)的區(qū)別)，弄

5、清楚所選的時(shí)間間隔T等于多少. 4.在坐標(biāo)紙上畫(huà)v－t圖象時(shí)，注意坐標(biāo)軸單位長(zhǎng)度的選取，應(yīng)使圖象大致布滿(mǎn)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(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn). 圖3 (1)圖中儀器A叫做________計(jì)時(shí)器，使用220 V________電源(選填“交流”或“直流”)，釋放小車(chē)前，小車(chē)應(yīng)停在________(填“靠近”或“遠(yuǎn)離”)儀器A的位置. (2)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來(lái)分析小車(chē)運(yùn)動(dòng)情況的實(shí)驗(yàn)中，有以下基本步驟： A.松開(kāi)紙帶讓小車(chē)帶著紙帶運(yùn)動(dòng) B.穿好紙帶 C.把計(jì)時(shí)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

6、________. 答案　(1)電火花　交流　靠近　(2)CBDA 解析　(1)題圖中儀器A叫做電火花計(jì)時(shí)器，使用220 V交流電源，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，放開(kāi)小車(chē)前，小車(chē)要靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器； (2)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來(lái)分析小車(chē)運(yùn)動(dòng)情況的實(shí)驗(yàn)中，基本步驟為：先把計(jì)時(shí)器固定好，穿好紙帶，再接通電源，進(jìn)行打點(diǎn)，之后松開(kāi)紙帶讓小車(chē)帶著紙帶運(yùn)動(dòng)，故正確的順序是CBDA. 二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 例2　在“探究小車(chē)速度隨時(shí)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(chē)運(yùn)動(dòng)情況的紙帶，圖中A、B、C、D、E為相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)(A點(diǎn)為第一個(gè)點(diǎn))，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T＝0.1 s. 圖4 (1)根據(jù)______

7、__計(jì)算各點(diǎn)的瞬時(shí)速度，則vD＝______m/s，vC＝________m/s，vB＝________m/s. (2)在如圖5所示坐標(biāo)系中畫(huà)出小車(chē)的v－t圖線(xiàn)，并根據(jù)圖線(xiàn)求出a＝________. 圖5 (3)將圖線(xiàn)延長(zhǎng)與縱軸相交，交點(diǎn)的速度的物理意義：__________________________________ ________________________________________________________________________. 答案　(1)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度　3.90　2.64　1.38 (2)見(jiàn)解析圖　12.6

8、 m/s2 (3)表示零時(shí)刻小車(chē)經(jīng)過(guò)A點(diǎn)的速度大小 解析　(1)若時(shí)間較短，則這段時(shí)間內(nèi)的平均速度可以代替中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度. D點(diǎn)的瞬時(shí)速度 vD＝＝＝390 cm/s＝3.90 m/s C點(diǎn)的瞬時(shí)速度 vC＝＝＝264 cm/s＝2.64 m/s B點(diǎn)的瞬時(shí)速度 vB＝＝＝138 cm/s＝1.38 m/s (2)由上述數(shù)據(jù)畫(huà)出小車(chē)的v－t圖象如圖所示，由圖線(xiàn)的斜率可求得它的加速度a＝＝＝12.6 m/s2 (3)將圖線(xiàn)延長(zhǎng)后，與縱軸的交點(diǎn)的速度表示零時(shí)刻小車(chē)經(jīng)過(guò)A點(diǎn)的速度大小. 1.處理紙帶時(shí)，一定要分清計(jì)時(shí)點(diǎn)和計(jì)數(shù)點(diǎn)，搞清計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔T. 2.利

9、用極限思想將平均值過(guò)渡到瞬時(shí)值是物理學(xué)中常用的方法.紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于該點(diǎn)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(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法正確的是(　　) A.小車(chē)在鉤碼的牽引下運(yùn)動(dòng)時(shí)只需打一條紙帶，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理 B.為使測(cè)量更為嚴(yán)謹(jǐn)，應(yīng)把打下的第一個(gè)點(diǎn)作為第一個(gè)測(cè)量點(diǎn) C.為了便于測(cè)量，應(yīng)舍掉開(kāi)頭一些過(guò)于密集的點(diǎn)，找一個(gè)適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)當(dāng)作計(jì)時(shí)起點(diǎn) D.兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔必須是0.1 s 答案　C 解析　小車(chē)在鉤碼的牽引下運(yùn)動(dòng)時(shí)，需要采用多次測(cè)量

10、，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(cuò)誤；紙帶上開(kāi)始時(shí)打的點(diǎn)比較密集，點(diǎn)距過(guò)小，測(cè)量誤差較大，故應(yīng)舍去，找一個(gè)適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)當(dāng)作計(jì)時(shí)起點(diǎn)，故B錯(cuò)誤，C正確；選取計(jì)數(shù)點(diǎn)，可增加測(cè)量距離，減小測(cè)量過(guò)程所產(chǎn)生的誤差，兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔不一定取0.1 s，故D錯(cuò)誤. 2.(實(shí)驗(yàn)器材和操作)在“探究小車(chē)速度隨時(shí)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(cuò)誤和遺漏的步驟(遺漏步驟已編上序號(hào)G). A.拉住小車(chē)，將小車(chē)移到靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端后，放開(kāi)小車(chē)，再接通電源 B.將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板無(wú)滑輪的一端，并接好電路 C.把一條細(xì)繩拴在小車(chē)上，細(xì)繩跨過(guò)定滑輪，下

11、面掛上適當(dāng)?shù)你^碼 D.取下紙帶，再斷開(kāi)電源 E.將紙帶固定在小車(chē)尾部，并穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔 F.從所打的紙帶中選取理想的紙帶進(jìn)行測(cè)量分析 錯(cuò)誤和遺漏： ①________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________； ③G.______________________________________________________________

12、__________； 正確的步驟順序?yàn)開(kāi)_______________________. 答案?、貯中應(yīng)先接通電源，再放開(kāi)小車(chē)?、贒中應(yīng)先斷開(kāi)電源，再取下紙帶?、蹞Q上新紙帶，重復(fù)操作兩次　BECADGF 3.(實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理)在“探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)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(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn) B.使用刻度尺測(cè)量長(zhǎng)度時(shí)，要進(jìn)行估讀 C.作v－t圖象時(shí)，所描曲線(xiàn)必須經(jīng)過(guò)每一個(gè)點(diǎn) D.在數(shù)據(jù)處理時(shí)，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(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，A對(duì)；使用刻度尺測(cè)量長(zhǎng)度時(shí)，要進(jìn)行估讀，B對(duì)；作v

13、－t圖象時(shí)，應(yīng)使盡量多的點(diǎn)落在線(xiàn)上，離線(xiàn)較遠(yuǎn)的點(diǎn)舍棄，C錯(cuò)；處理數(shù)據(jù)時(shí)，常選擇公式法和圖象法，D對(duì). 4.(實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理)在“探究小車(chē)加速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”中，算出各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度如下表： 計(jì)數(shù)點(diǎn)序號(hào) 1 2 3 4 5 6 計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻t/s 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 小車(chē)的瞬時(shí)速度v/(cm·s－1) 44.0 62.0 81.0 100.0 110.0 168.0 為了算出小車(chē)的加速度，最好的方法是(　　) A.根據(jù)任意兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度，用公式a＝算出加速度 B.依次算出連續(xù)兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的加速度，算出平

14、均值作為小車(chē)的加速度 C.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出v－t圖象，量出其傾角α，由公式a＝tan α算出加速度 D.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出v－t圖象，由圖象上任意兩點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的速度，用公式a＝算出加速度 答案　D 解析　根據(jù)任意兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度，用公式a＝算出加速度，偶然誤差較大.依次算出連續(xù)兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的加速度，算出平均值作為小車(chē)的加速度，實(shí)際上只用到了首尾兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度數(shù)據(jù)，中間各點(diǎn)的速度數(shù)據(jù)在計(jì)算中因相互抵消而丟失了，偶然誤差也較大.用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是減小偶然誤差的最好方法，但不能量角度算正切值求加速度，因?yàn)榭v軸與橫軸的標(biāo)度不統(tǒng)一.故正確答案為D. 5.(實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理)在“探究小車(chē)速度隨時(shí)

15、間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，用打點(diǎn)周期為0.02 s的計(jì)時(shí)器記錄小車(chē)運(yùn)動(dòng)的紙帶如圖6所示，在紙帶上選擇0、1、2、3、4、5共6個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，紙帶旁并排放著帶有最小分度為毫米的刻度尺，零刻度線(xiàn)跟“0”計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)齊.由圖可以讀出三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)1、3、5跟0點(diǎn)的距離d1、d2、d3. 圖6 (1)讀出距離：d1＝1.20 cm，d2＝________cm，d3＝________cm. (2)計(jì)算小車(chē)通過(guò)計(jì)數(shù)點(diǎn)“2”的瞬時(shí)速度v2＝________m/s；(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (3)小車(chē)的加速度大小a＝________m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 答案　(

16、1)5.40　12.00　(2)0.21　(3)0.60 解析　(1)刻度尺的讀數(shù)規(guī)則——估讀到最小刻度的下一位.由毫米刻度尺的刻度可知d2＝5.40 cm，d3＝12.00 cm.最后一位“0”必須有. (2)小車(chē)通過(guò)計(jì)數(shù)點(diǎn)“2”的瞬時(shí)速度可用“1”、“3”間的平均速度表示，打點(diǎn)周期為0.02 s，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，則計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔T＝0.1 s，v2＝＝0.21 m/s. (3)同樣，可以計(jì)算小車(chē)通過(guò)計(jì)數(shù)點(diǎn)“4”的瞬時(shí)速度v4＝＝0.33 m/s，則小車(chē)加速度a＝＝＝0.60 m/s2. 6.(實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理)(2018·浙江9＋1高中聯(lián)盟聯(lián)考)某同學(xué)用如圖7甲

17、所示器材探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律，實(shí)驗(yàn)中得到如圖乙所示紙帶，在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F共6個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，其中計(jì)數(shù)點(diǎn)F在圖乙中未顯示. 圖7 (1)下列說(shuō)法正確的是________. A.釋放小車(chē)前，小車(chē)應(yīng)置于靠近滑輪處 B.圖示電火花計(jì)時(shí)器所需電源為6 V交流電 C.需先接通計(jì)時(shí)器電源，再讓小車(chē)運(yùn)動(dòng) D.若遇停電，可改用蓄電池給計(jì)時(shí)器供電 (2)計(jì)數(shù)點(diǎn)B對(duì)應(yīng)的刻度尺讀數(shù)為_(kāi)_______mm； (3)計(jì)數(shù)點(diǎn)B對(duì)應(yīng)小車(chē)速度大小為_(kāi)_______m/s.(已知該實(shí)驗(yàn)中所用交流電源的頻率為50 Hz) (4)實(shí)驗(yàn)測(cè)得計(jì)數(shù)點(diǎn)C、D、E對(duì)應(yīng)小車(chē)速度分別為vC＝0.35

18、0 m/s、vD＝0.398 m/s、vE＝0.443 m/s，以打A點(diǎn)開(kāi)始計(jì)時(shí)，在圖8坐標(biāo)中作出小車(chē)的v－t圖，并根據(jù)圖線(xiàn)求出小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度a＝________m/s2. 圖8 答案　(1)C　(2)33.0(32.5～33.2)　(3)0.303(0.301～0.305)　(4)如圖所示　0.48(0.45～0.55) 7.(實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理)某同學(xué)在“探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄了被小車(chē)拖動(dòng)的紙帶的運(yùn)動(dòng)情況，在紙帶上確定出0、1、2、3、4、5、6共7個(gè)測(cè)量點(diǎn).其中相鄰點(diǎn)間的距離如圖9所示，每?jī)蓚€(gè)相鄰的測(cè)量點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.1 s，則：

19、圖9 (1)根據(jù)紙帶上各個(gè)測(cè)量點(diǎn)間的距離，某同學(xué)已將1、2、3、5點(diǎn)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度進(jìn)行計(jì)算并填入表中，請(qǐng)你將4點(diǎn)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度填入表中.(要求保留三位有效數(shù)字). 瞬時(shí)速度 v1 v2 v3 v4 v5 數(shù)值/(m·s－1) 0.165 0.214 0.263 0.363 (2)以打0點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，在圖10所示直角坐標(biāo)系中畫(huà)出小車(chē)的瞬時(shí)速度隨時(shí)間變化的關(guān)系圖線(xiàn). 圖10 (3)由圖象求小車(chē)的加速度a.(保留三位有效數(shù)字) 答案　(1)0.314　(2)見(jiàn)解析圖　(3)0.495 m/s2 解析　(1)4點(diǎn)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度 v4＝ m/s≈0.314 m/s. (2)描點(diǎn)作圖 (3)根據(jù)圖象得：a＝ m/s2＝0.495 m/s2.