第一章 实验一 探究小车速度随时间变化的规律（题库）-2023高考物理【步步高】大一轮复习讲义（新教材 教师word）津鲁琼辽鄂粤冀渝湘闽晋皖黑吉云

实验一　探究小车速度随时间变化的规律 1.实验器材 电火花计时器(或电磁打点计时器)、一端带有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、槽码、刻度尺、导线、电源、复写纸。 2.实验原理(如图1所示) 图1 3.实验步骤 (1)按照如图所示实验装置，把打点计时器固定在长木板无滑轮的一端，接好电源。 (2)把一细绳系在小车上，细绳绕过滑轮，下端挂合适的槽码，纸带穿过打点计时器，固定在小车后面。 (3)把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，后放开小车。 (4)小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带。 (5)换纸带重复实验三次，选择一条比较理想的纸带进行测量分析。 4.注意事项 (1)平行：纸带、细绳要和长木板平行。 (2)两先两后：实验中应先接通电源，后让小车运动；实验完毕应先断开电源，后取下纸带。 (3)防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止槽码落地及小车与滑轮相撞。 (4)减小误差：小车的加速度宜适当大些，可以减小长度测量的相对误差，计算加速度大小时以能在约50 cm的纸带上清楚地取出6～7个计数点为宜。 (5)小车从靠近打点计时器位置释放。 1.依据纸带判断物体是否做匀变速直线运动 (1)x1、x2、x3…xn是相邻两计数点间的距离。 (2)Δx是两个连续相等的时间内的位移差：Δx1＝x2－x1，Δx2＝x3－x2…。 (3)T是相邻两计数点间的时间间隔：T＝0.02n s(打点计时器的频率为50 Hz，n为两计数点间计时点的间隔数)。 (4)Δx＝aT2，只要小车做匀变速直线运动，它在任意两个连续相等的时间间隔内的位移之差就一定相等。 2.数据处理 (1)分析物体的运动性质——测量相邻计数点间的距离，计算相邻计数点距离之差，看其是否为常数，从而确定物体的运动性质。 (2)利用逐差法求解平均加速度 a1＝，a2＝，a3＝ a＝＝。 (3)利用平均速度求瞬时速度：vn＝。 (4)利用速度—时间图像求加速度 ①作出速度—时间图像，通过图像的斜率求解物体的加速度； ②剪下相邻计数点的纸带紧排在一起求解加速度。 命题点一　教材原型实验 【例1】 (2021·1月重庆市学业水平选择性考试适应性测试，11)某小组用打点计时器研究小车的匀变速直线运动，该打点计时器电源的频率为50 Hz，在打好的纸带上每5个点标记一个计数点，标记结果如图2所示，A、B、C、D为连续选择的计数点，其位置分别为20.0 mm、34.0 mm、53.0 mm和77.0 mm。则： 图2 (1)图中相邻两计数点的时间间隔是________ s； (2)打B点时小车的速度大小是________ m/s； (3)小车运动的加速度大小是________ m/s2。 答案　(1)0.1　(2)0.165　(3)0.5 解析　(1)打点计时器的打点周期为 T＝＝＝0.02 s 相邻计数点之间的时间间隔 t＝5T＝0.1 s。 (2)匀变速直线运动中，中间时刻速度等于平均速度，所以B点速度为 vB＝＝ ＝0.165 m/s。 (3)根据逐差法求解加速度 a＝＝ m/s2 ＝0.5 m/s2。 【变式1】 (2020·江苏盐城市第三次模拟)小华同学在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，选出了如图3甲所示的一条纸带(每两个点间还有4个点没有画出)。打点计时器的电源频率为50 Hz。 甲 乙 图3 (1)根据纸带上的数据，计算E点时小车的瞬时速度并填入表中。 位置 A B C D E v/(m·s－1) 0.61 0.81 1.00 1.18 (2)小华同学根据实验数据在图乙中画出了小车的图像。请你根据v－t图像判断小车做的是__________(填写序号) A.匀速直线运动 B.匀变速直线运动 C.非匀变速直线运动 (3)小红同学用以下方法绘制了小车运动的v－t图像： 第一，先把纸带每隔0.1 s剪断，得到若干短纸条； 第二、再把这些纸条并排贴在一张纸上，使这些纸条下端对齐，作为时间坐标轴，标出时间； 第三，将纸条上端中心连起来，于是得到v－t图像。 请回答这样做__________(选填“可行”“不可行”)，简要说明其理由_____________________________________________________________________。 答案　(1) 1.39　(2)B　(3)可行　见解析 解析　(1)相邻两点间的时间间隔为T＝0.1 s，则E点的速度vE＝＝ m/s＝1.39 m/s (2)根据v－t图像可知小车做的是匀变速直线运动，故选B。 (3) 该做法是可行的；因为剪断的纸带所用的时间都是t＝0.1s，即时间t相等，所以纸带的长度之比等于此段纸带的平均速度之比；而此段纸带的平均速度等于这段纸带中间时刻的速度。最