高中物理人教版 (2019)必修第一冊1 實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律優(yōu)秀ppt課件-課件下載-教習(xí)網(wǎng)

2.1實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律同步練習(xí)一、實(shí)驗(yàn)題1．（2021·內(nèi)蒙古·阿拉善左旗高級中學(xué)高一期中）某一學(xué)習(xí)小組的同學(xué)想通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的點(diǎn)跡來探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。（1）常見的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器有兩種：_______和_________，它們使用的都是_____電源（填“直流”或“交流”），當(dāng)電源頻率為50Hz時(shí)，每隔______s打一個(gè)點(diǎn)。（2）關(guān)于本實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是_______。A．釋放紙帶的同時(shí)，接通電源 B．先接通電源打點(diǎn)，后釋放紙帶運(yùn)動(dòng)C．先釋放紙帶運(yùn)動(dòng)，后接通電源打點(diǎn)D．紙帶上的點(diǎn)跡越密集，說明紙帶運(yùn)動(dòng)的速度越大（3）要測量小車的速度。除打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（含所用電源、紙帶、墨粉紙盤）外還必須使用的測量工具是________。【答案】電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器交流 0.02 B 刻度尺【詳解】（1）[1][2][3]常見的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器有兩種：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，它們使用的都是交流電源。[4]當(dāng)電源頻率為50Hz時(shí)，每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn)。（2）[5]ABC．由于小車速度較快，且運(yùn)動(dòng)距離有限，打出的紙帶長度也有限，為了能在長度有限的紙帶上盡可能多地獲取間距適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源，后釋放紙帶，故AC錯(cuò)誤，B正確；D．紙帶上的點(diǎn)跡越密集，說明紙帶運(yùn)動(dòng)的速度越小，故D錯(cuò)誤。故選B。（3）[6]除打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（含所用電源、紙帶、墨粉紙盤）外還必須使用的測量工具是刻度尺，用于測量紙帶上的點(diǎn)間距離。2．（2022·全國·高一課時(shí)練習(xí)）如圖1所示是某位同學(xué)做探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律得到的一條理想的紙帶，在紙帶上共取了A、B、C、D、E、F、G七個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出，從每一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)處將紙帶剪開分成六條（分別叫a、b、c、d、e、f），將這六條紙帶按時(shí)間先后順序緊靠但不重疊地粘在坐標(biāo)系中，得到如圖2所示的直放圖，最后將各紙帶上端中心連起來，于是得到表示y-x關(guān)系的圖像。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50Hz。為表示v-t關(guān)系，圖中x軸對應(yīng)物理量是時(shí)間t，y軸對應(yīng)物理量是速度v。（1）這種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的方法可稱為___________。A．類比法 B．等效替代法 C．比值法 D．控制變量法（2）若紙條c的長度為5.00cm，則圖中t3為___________s，v3=___________m/s。（保留兩位有效數(shù)字）【答案】 B 0.25 0.50【詳解】（1）[1]打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔相等，可用紙帶的寬度代替，兩點(diǎn)之間紙帶的長度為相應(yīng)時(shí)間內(nèi)的位移，一段時(shí)間內(nèi)的位移與這段時(shí)間的比值等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度，也就等于這段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，可知瞬時(shí)速度與紙帶的長度成正比，即把紙帶上端的中點(diǎn)用直線連起來，就表示速度隨時(shí)間的變化規(guī)律。由上可知，這種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的方法可稱為等效替代法。故選B。（2）[2]計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔t3是第三段時(shí)間的中間時(shí)刻t3=2.5t=0.25s[3]根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中中間時(shí)刻瞬時(shí)速度等于全程的平均速度，有3．（2022·安徽·定遠(yuǎn)縣育才學(xué)校高一期末）某同學(xué)在“研究小車的勻變速運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，得到如圖所示的紙帶，按照打點(diǎn)的先后順序，紙帶上的計(jì)數(shù)點(diǎn)依次用A、B、C、D、E表示，每兩個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)沒畫出來。（1）實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)室提供了以下器材：電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、交流電源、秒表、彈簧測力計(jì)。其中在本實(shí)驗(yàn)中不需要的器材是_____和________。（2）電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用_____V的_____電源（填“交流”或“直流”）；由圖可以知道紙帶做的是_____（填加速、減速或勻速）直線運(yùn)動(dòng)。（3）小車經(jīng)過AE段的平均速度是_____m/s，小車經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)的速度是_____m/s，（4）在實(shí)驗(yàn)過程中，對于減小實(shí)驗(yàn)誤差來說，下列方法中不利的是______；A．選取記數(shù)點(diǎn)，把每打5個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔作為一個(gè)時(shí)間單位B．使小車運(yùn)動(dòng)的加速度盡量大些C．舍去紙帶上密集的點(diǎn)，只利用點(diǎn)跡清晰，點(diǎn)間間隔適當(dāng)?shù)哪且徊糠诌M(jìn)行測量計(jì)算D．選用各處平整程度光滑程度不相同的長木板做實(shí)驗(yàn)【答案】秒表##彈簧測力計(jì) 彈簧測力計(jì)##秒表 4～6 交流加速 0.3 0.26 D【詳解】（1）[1][2]在本實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器本身就是計(jì)時(shí)儀器，故不需要秒表，另外也不涉及對力的測量，故不需要彈簧測力計(jì)。（2）[3][4]電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用4~6V的交流電源。[5]紙帶從右向左運(yùn)動(dòng)，由圖可知相同時(shí)間間隔內(nèi)紙帶運(yùn)動(dòng)的位移逐漸增大，所以紙帶做的是加速直線運(yùn)動(dòng)。（3）[6]小車經(jīng)過AE段的平均速度是[7]小車經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)的速度是（4）[8]A．選取記數(shù)點(diǎn)，把每打5個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔作為一個(gè)時(shí)間單位，可以使計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離大些，減小距離測量的相對誤差，故A不符合題意；B．使小車運(yùn)動(dòng)的加速度盡量大些，從而使相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離盡量大些，可以減小距離測量的相對誤差，故B不符合題意；C．舍去紙帶上密集的點(diǎn)，只利用點(diǎn)跡清晰，點(diǎn)間間隔適當(dāng)?shù)哪且徊糠诌M(jìn)行測量計(jì)算，可以減小距離測量的誤差，故C不符合題意；D．選用各處平整程度光滑程度不相同的長木板做實(shí)驗(yàn)，不利于小車速度的均勻變化，會(huì)增大實(shí)驗(yàn)的誤差，故D符合題意。故選D。4．（2022·全國·高一課時(shí)練習(xí)）小華同學(xué)在做“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測速度”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，從打下的若干紙帶中選出了如圖所示的一條紙帶，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的電源頻率為50 Hz，每兩個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)沒有畫出，各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0點(diǎn)的距離已在圖中標(biāo)出。（1）為了達(dá)到實(shí)驗(yàn)的目的，除了有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、小車、細(xì)繩、導(dǎo)線、低壓交變電源、槽碼、長木板外，還需要的儀器有___________；A．刻度尺　　　B．鐵架臺(tái)　　　C．停表　　　D．天平（2）圖中兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T=___________s；（3）根據(jù)紙帶提供的信息，小華同學(xué)已經(jīng)計(jì)算出了打下1、2、3、4、6這五個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車的速度，請你幫助他計(jì)算出打下計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)小車的速度v5=___________m/s。【答案】 A 0.1 0.53【詳解】（1）[1]A．本實(shí)驗(yàn)需要刻度尺測量紙帶上的點(diǎn)間距，故A需要；B．該實(shí)驗(yàn)在水平桌面上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不需要鐵架臺(tái)，故B不需要；C．因?yàn)榇螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器本身就是計(jì)時(shí)儀器，所以不需要秒表，故C不需要；D．該實(shí)驗(yàn)不需要測量槽碼和小車的質(zhì)量，故D不需要。故選A；（2）[2]交流電的頻率為50Hz，即每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn)，每兩個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)沒有畫出，所以相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T=0.02×5s=0.1s（3）[3]打下計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)小車的瞬時(shí)速度為5．（2022·全國·高一課時(shí)練習(xí)）某學(xué)生在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測速度和探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，都使用了電火花計(jì)時(shí)器，并打出紙帶進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理，已知所用交變電流的頻率是50 Hz。（1）關(guān)于電火花計(jì)時(shí)器的使用，下列說法正確的是______（可能有一個(gè)或多個(gè)正確選項(xiàng)）。A．實(shí)驗(yàn)中需用停表記下運(yùn)動(dòng)的時(shí)間B．開始釋放小車時(shí)，應(yīng)使小車靠近電火花計(jì)時(shí)器C．先接通電火花計(jì)時(shí)器電源，然后放開小車（2）在一次實(shí)驗(yàn)中某小組得到如圖所示的紙帶，并按照打點(diǎn)時(shí)間先后，依次選定了O、A、B、C、D、E、F七個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)（每兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)沒有畫出），并經(jīng)過測量得到相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，判斷這個(gè)紙帶做的是____（選填“加速”“勻速”或“減速”）運(yùn)動(dòng)。相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔是_____s。（3）在研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，算出了小車經(jīng)過各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度，為了計(jì)算加速度，最合理的方法是_____。 A．根據(jù)任意兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度用公式a=算出加速度B．根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出v-t圖，量出其傾角，由公式a=tan α求出加速度C．根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出v-t圖，由圖線上相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)所對應(yīng)的速度、時(shí)間用公式a=算出加速度D．依次算出通過連續(xù)兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的加速度，算出平均值作為小車的加速度【答案】 BC 加速 0.1 C【詳解】（1）[1]A．電火花計(jì)時(shí)器本身是打點(diǎn)計(jì)時(shí)的儀器，不需要再使用停表，A錯(cuò)誤；B．開始釋放小車時(shí)，應(yīng)使小車靠近電火花計(jì)時(shí)器，這樣可以充分利用紙帶，B正確；C．在使用時(shí)應(yīng)先接通電火花計(jì)時(shí)器的電源，然后放開小車，使打點(diǎn)穩(wěn)定，C正確。故選BC。（2）[2][3]由題圖可知，相同的時(shí)間間隔內(nèi)相鄰位移越來越大，故物體做加速運(yùn)動(dòng)。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用交變電流，當(dāng)電源頻率為50 Hz時(shí)，每隔0.02 s打一次點(diǎn)，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)沒有畫出，故時(shí)間間隔為T=5×0.02 s=0.1 s。（3）[4]ACD．在處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，如果只使用其中兩個(gè)數(shù)據(jù)，由于偶然誤差的存在可能會(huì)造成最后誤差較大，所以我們可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出v-t圖像，考慮到誤差，不可能是所有點(diǎn)都整齊地排成一條直線，連線時(shí)，應(yīng)該盡量使那些不能畫在線上的點(diǎn)均勻地分布在線的兩側(cè)，這樣圖線上會(huì)舍棄誤差較大的點(diǎn)，由圖像上相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)所對應(yīng)的速度、時(shí)間用公式a=算出加速度，這樣誤差最小，AD錯(cuò)誤，C正確；B．根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出v-t圖像，當(dāng)縱坐標(biāo)取不同的標(biāo)度時(shí)，圖像的傾角就會(huì)不同，所以量出其傾角，用公式a=tan α算出的數(shù)值不一定是加速度，B錯(cuò)誤。故選C。6．（2023·全國·高一課時(shí)練習(xí)）為了測定氣墊導(dǎo)軌上滑塊的加速度，滑塊上安裝了寬度為d=3.0cm的遮光板，如圖所示，滑塊在牽引力作用下勻加速先后通過兩個(gè)光電門，配套的數(shù)字毫秒計(jì)記錄了遮光板通過光電門1的時(shí)間為Δt1=0.30s，通過光電門2的時(shí)間為Δt2=0.10s，遮光板從開始遮住光電門1到開始遮住光電門2的時(shí)間為Δt=3.0s，則遮光板通過光電門1時(shí)的速度v1=___________，光板通過光電門2時(shí)的速度v2=___________，滑塊的加速度約為___________。（每個(gè)空均保留2位有效數(shù)字）【答案】 0.10m/s 0.30m/s 0.067m/s2【詳解】[1]遮光板通過光電門1時(shí)的速度[2]遮光板通過光電門2時(shí)的速度[3]故滑塊的加速度7．（2022·全國·高三課時(shí)練習(xí)）研究物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的情況可以用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，也可以用光電門傳感器。一組同學(xué)用如圖所示裝置研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)?；瑝K放置在水平氣墊導(dǎo)軌的右側(cè)，并通過跨過定滑輪的細(xì)線與一沙桶相連，滑塊與定滑輪間的細(xì)線與氣墊導(dǎo)軌平行?；瑝K上安裝了寬度為3.0 cm的遮光條，將滑塊由靜止釋放，先后通過兩個(gè)光電門，配套的數(shù)字計(jì)時(shí)器記錄了遮光條通過第一個(gè)光電門的時(shí)間為0.015 s，通過第二個(gè)光電門的時(shí)間為0.010 s，遮光條從開始遮住第一個(gè)光電門到開始遮住第二個(gè)光電門的時(shí)間為0.250 s。則滑塊的加速度大小為___________ m/s2，若忽略偶然誤差的影響，測量值與真實(shí)值相比___________（選填“偏大”“偏小”或“相同”）。【答案】偏小【詳解】[1]當(dāng)時(shí)間極短時(shí)，一段時(shí)間內(nèi)的平均速度近似等于這段時(shí)間內(nèi)某時(shí)刻的瞬時(shí)速度，則滑塊通過第一個(gè)光電門時(shí)，瞬時(shí)速度大小為滑塊通過第二個(gè)光電門時(shí)，瞬時(shí)速度大小為根據(jù)加速度的定義式可知，滑塊的加速度大小為[2]從遮光條開始遮住第一個(gè)光電門計(jì)時(shí)，則v1是時(shí)刻的瞬時(shí)速度，v2是Δt＋時(shí)刻的瞬時(shí)速度，從v1到v2運(yùn)動(dòng)的真實(shí)時(shí)間Δt真=Δt＋?則加速度的真實(shí)值將a真與a的表達(dá)式比較可知，滑塊的加速度測量值與真實(shí)值相比偏小。8．（2022·全國·高一課時(shí)練習(xí)）圖中的甲、乙兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是高中物理實(shí)驗(yàn)中常用的實(shí)驗(yàn)儀器，請回答下面的問題：（1）圖乙是___________（填“電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器”或“電火花計(jì)時(shí)器”），電源采用的是___________（填“交流約8 V”“交流220 V”或“四節(jié)干電池”）。（2）某同學(xué)在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄了被小車拖動(dòng)的紙帶的運(yùn)動(dòng)情況，在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰點(diǎn)間的距離如圖丙所示，每兩個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)未畫出，電源頻率為50 Hz。①試根據(jù)紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，計(jì)算出打下B、F兩個(gè)點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度，并將各個(gè)速度值填入表，要求保留3位有效數(shù)字。計(jì)數(shù)點(diǎn)BCDEF速度/（m·s-1）_________0.4790.5600.640___________②以打下A點(diǎn)的時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，將B、C、D、E、F各點(diǎn)對應(yīng)的瞬時(shí)速度標(biāo)在圖丁的直角坐標(biāo)系中，并畫出小車的瞬時(shí)速度隨時(shí)間變化的關(guān)系圖線。( )③由所畫速度—時(shí)間圖像求出小車的加速度為___________m/s2（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（3）根據(jù)速度—時(shí)間圖像判斷，在打A計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)，小車的速度vA=___________m/s。【答案】電火花計(jì)時(shí)器交流220V 0.400 0.721 0.80 0.320【詳解】（1）[1][2]圖乙是電火花計(jì)時(shí)器，電源采用的是交流220V。（2）①[3][4]電源頻率為50Hz，每兩個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)未標(biāo)出，故每兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.1s。取AC段的平均速度作為打下B點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度，故有取EG段的平均速度作為打下F點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度，故有②[5]小車的瞬時(shí)速度隨時(shí)間變化的關(guān)系圖線如圖所示。③[6]所畫v-t圖像的斜率表示加速度，即（3）[7]圖像的縱截距即為在打A計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車的速度，所以vA=0.320m/s

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