1、温馨提示： 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。第二章匀变速直线运动的研究1实验：探究小车速度随时间变化的规律一、实验目的(1)巩固对打点计时器的使用及利用纸带求瞬时速度。(2)学会用实验探究小车速度随时间变化的规律，学会用vt图像处理实验数据。(3)探究小车在重物牵引下运动速度随时间变化的规律。二、实验器材打点计时器、交流电源、纸带、一端带有滑轮的长木板、小车、细绳、槽码、刻度尺、坐标纸。三、实验原理与设计(1)利用纸带计算瞬时速度：以纸带上某点为中间时刻取一小段位移，用这段位移的平均速度表示这点的瞬时速度。(2)用
2、v t图像表示小车的运动情况：以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，用描点法画出小车的v t 图像，图线的倾斜程度表示加速度的大小，如果v t图像是一条倾斜的直线，说明小车的速度是随时间均匀变化的。四、实验步骤(1)如图所示，把一端带有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，打点计时器固定在长木板没有滑轮的一端，连接好电路。(2)把一根细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下面挂上适当的槽码，把纸带穿过打点计时器，并把纸带的另一端固定在小车的后面。(3)把小车停在靠近打点计时器的位置，先接通电源，后释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一行小点，随后立即关闭电源。(4)换
3、上新纸带，重复实验三次。在释放小车时需要注意哪些问题？提示：(1)开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器。(2)先接通电源，等打点稳定后，再释放小车。(3)打点完毕，立即关闭电源。五、数据处理与误差分析1测量并记录数据：(1)从几条纸带中选择一条点迹最清晰的。为了便于测量，舍掉开头一些过于密集的点，找一个适当的点作为计时起点(0点)，每5个点(相隔0.1 s)取一个计数点进行测量，如图所示(相邻两点间还有四个点未画出)。标明0、1、2、3、4、，测量各计数点到0点的距离x，并记录填入表中。位置编号012345t/sx/mv/(ms1)(2)分别计算出相邻的两计数点之间的位移x1、x2、x3、。
4、(3)用一段时间内的平均速度代替这段时间中间时刻的瞬时速度，即vn。例如，图中计数点4的速度v4。并将求得的各计数点1、2、3、4、5的瞬时速度填入表格中。2作出v t图像分析运动规律：(1)在坐标纸上建立直角坐标系，横轴表示时间，纵轴表示速度，并根据表格中的数据在坐标系中描点作图。(2)画一条直线，让这条直线通过尽可能多的点，不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，偏差比较大的点忽略不计，如图所示。(3)观察所得到的直线，分析小车的速度随时间的变化规律。(4)根据v t图像求出小车运动的加速度a。实验中，数据处理时需要注意哪些问题？提示：(1)选取一条点迹清晰的纸带，适当舍弃点迹密集部分，适当选
5、取计数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的时间间隔T等于多少。(2)不要逐次测量各段距离，应尽可能地一次测量完毕。(3)在坐标纸上画v t图像时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图像尽量分布在坐标平面中央。 教材原型实验角度1实验原理和实验操作【典例1】(2021杭州高一检测)在利用如图1所示装置完成“探究小车的速度随时间变化规律”的实验中。(1)要用到打点计时器，如图2所示为实验室常用的两种计时器，其中甲装置用的电源是_。A交流220 VB直流220 VC低压交流 D低压直流(2)实验如果使用的是电磁打点计时器，如图3中，接线正确的是_(填“甲”或“乙”)。(3)关于实验操作，以下说法
6、正确的是_(多选)。A长木板一定要水平放置B必须调整滑轮高度使连接小车的细线与轨道平行C小车在释放前应置于靠近打点计时器处D实验中应先释放小车，再接通打点计时器电源E为使测量更为严谨，应把打下的第一个点作为第一个测量点F两相邻测量点间的时间间隔必须是0.1 sG用vt图线处理数据时，必须用平滑的曲线连接所有的点(4)某同学利用打点计时器(电源频率为50 Hz)记录了被小车拖动的纸带的运动情况，选取一条清晰纸带，并取其中的A、B、C、D、E、F、G七个计数点进行研究。则打点计时器在打D点时小车的速度vD_m/s，小车的加速度a_m/s2(计算结果均保留两位有效数字)。【解析】(1)如图2甲是电火
7、花计时器，使用220 V的交流电源，故选A。(2)电磁打点计时器使用的是低压交流电源，分析图3可知，接线正确的是乙。(3)探究小车的速度随时间变化规律实验，长木板可以水平放置，也可以把长木板一端垫高，故A错误；为使小车平稳运动，必须调整滑轮高度使连接小车的细线与轨道平行，故B正确；为充分利用纸带，小车在释放前应置于靠近打点计时器处，故C正确；为充分利用纸带，实验中应先接通打点计时器电源，然后再释放小车，故D错误；为使测量更为严谨，应从点迹清晰的点开始选择测量点，不一定从打下的第一个点作为测量点，故E错误；为方便实验数据处理，两相邻测量点间的时间间隔经常为0.1 s，但不限0.1 s，其他任何时
8、间都可以，故F错误；用vt图线处理数据时，让尽可能多的点在所作的图线上，不必也不能让所有的点都在图线上，故G错误。故选：B、C。(4)打点时间间隔T s0.02 s，打点计时器在打D点时小车的速度vD m/s0.63 m/s；由匀变速直线运动的推论xat2可知，小车的加速度：a m/s22.2 m/s2。答案：(1)A(2)乙(3)B、C(4)0.632.2某同学按如图所示装置做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验。(1)图中仪器A叫作打点计时器,使用220 V(选填“交流”或“直流”)电源,释放小车前,小车应停在(选填“靠近”或“远离”)仪器A的位置。(2)使用打点计时器分析小车运动情况的
9、实验中,有以下基本步骤:A.松开纸带让小车带着纸带运动B.穿好纸带C.把打点计时器固定好D.接通电源进行打点以上步骤的正确顺序是。【解析】(1)题图中仪器A叫作电火花打点计时器,使用220 V交流电源,实验过程中,释放小车前,小车应停在靠近仪器A的位置。(2)使用打点计时器来分析小车运动情况的实验中，基本步骤为：先把打点计时器固定好，穿好纸带，再接通电源进行打点，之后松开纸带让小车带着纸带运动，故正确的顺序是CBDA。答案：(1)电火花交流靠近(2)CBDA角度2实验数据处理【典例2】在利用打点计时器研究小车做匀变速直线运动特点的实验中，某同学得到一条点迹清晰的纸带，选取便于测量的部分进行研究
10、，把计时起点标为0，往后再每隔4个点标定一个计数点，分别标为1、2、3、4、5、6、7，如图所示。(1)已知相邻两计数点之间的时间间隔为T，1、2两点之间的距离为x2，2、3两点之间的距离为x3，则打下计数点2时小车的瞬时速度为_。(2)该同学根据测量数据计算出小车的速度并记入表中。请在图中的坐标纸上，根据表中数据作出小车运动的v t图像；由图像可求得小车加速度的大小a_m/s2。计数点0123456时间t/s00.10.20.30.40.50.6速度v/(ms1)0.811.001.201.391.601.80【解析】(1)根据某点相邻前后两点间的平均速度代替该点的瞬时速度知，v2。(2)图
11、像如图所示：由图像的斜率表示加速度知，a m/s22.0 m/s2。答案：(1)(2)见解析图2.0(1.92.1均可) 创新型实验【典例3】在探究“小车速度随时间变化的规律”的实验中，打点计时器接在50 Hz的低压交流电源上，某同学在打出的纸带上每5个点取一个计数点，共取了A、B、C、D、E、F六个计数点，如图甲所示。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5段纸带由短到长紧靠，但不重叠地粘在xOy坐标系中，如图乙所示，由此可以得到一条表示v t关系的图线。(1)请在图乙中用最简洁的方法作出能表示vt关系的图线(作答在图上)，其_(选填“x”或“y”)轴相当于v
12、轴。(2)从第一个计数点开始计时，为求出0.15s时刻的瞬时速度，需要测出_(选填“a、b、c、d、e”中的一个)段纸带的长度。(3)若测得a段纸带的长度为2.0 cm，e段纸带的长度为10.0 cm，则可求出加速度的大小为_m/s2。【解析】(1)分别取a、b、c、d、e 5段的上方中点并连线，得到的即为v t图像，如图所示，y轴相当于v轴。(2)t0.15 s是BC时间段的中间时刻，要求t0.15 s时的瞬时速度，只需要测b段纸带的长度sb，然后用即可得到t0.15 s时的瞬时速度。(3)a、e段各自中间时刻的瞬时速度分别为va，ve，根据a得a2.0 m/s2。答案：(1)见解析图y(2)b(3)2.0【创新角度】(1)用剪纸带的方式探究小车速度随时间的变化规律。(2)作出yx图像研究小车速度随时间的变化规律。关闭Word文档返回原板块