1.实验：探究小车速度随时间变化的规律-【勤径学升】2024-2025学年高中物理必修第一册同步练测（人教版2019）

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 自主学习探新知 课前摸习双基落实 一、实验目的 打点 计时器小车 1.进一步练习使用打点计时器 纸带 2.能从纸带上获取实验数据计算各点的瞬时 檀码0 速度。 3.学会用图像法处理实验数据，并能根据)-1 2.把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮， 图像描述小车运动速度随时间的变化规律。 下面挂上适当的槽码，把纸带穿过打点计时 二，知识储备 器，并把纸带的一端连在小车的后面。 1.利用纸带计算瞬时速度 3.把小车停在 打点计时器的位置，先 以纸带上某点为中间时刻取一小段位移，用这 ,后 (选填“接通 段位移内的 表示这点的瞬时 电源”或“释放小车”)，让小车拖着纸带运 速度。 动，打点计时器就在纸带上打下一行小点， 2.用v-1图像表示小车的运动情况 随后立即关闭电源。 以速度v为 、时间t为 4.换上新纸带，重复操作两次。 建立直角坐标系，用描点法画出小车的v~t 五、数据分析 图像，图线的 表示加速度的大 1.采集数据 小，如果v~t图像是一条倾斜的直线，说明 如图所示，一般不是直接测量相邻两个计数 小车的速度是 的。 点间的距离，而是先测量出各个计数点到计 三、实验器材 时零点的距离无1、2、x3、x4,x,再计算出相 为了探究小车的速度随时间的变化关系，把 邻的两个计数点间的距离。△x,=x1,△x2= 还需要的实验器材填入下面的横线上。 x2-I1△.x3=xa一x2,△x4=x-Ta,△x3= 器材：电磁打点计时器（或电火花计时器）、复 写纸、导线、小车、纸带、细绳、槽码、 、带有定滑轮的长木板。 3 四、进行实验 1.如图所示，把一端附有定滑轮的长木板平放 2.求各计数点的瞬时速度 在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，打点计时 (1)各计数点对应的瞬时速度用平均速度来 器固定在长木板 的一端，连接 好电路。 代替，即=2A,=4十A， 2T 27 非高中物理·必修第一册（人载版） T为相邻两个计数点间的时间间隔，若交流 (2)求出小车的加速度。 电源频率为50Hz,每5个点取一个计数点 在V-t图像上任意取两个间隔较远的点（这 (中间隔4个点)，则T=0.1s。 两个点不一定是我们表格中已测得的点)， (2)设计表格并记录相关数据，根据表格数 找出它们的坐标值，然后把它们的坐标值代 据，分析速度随时间的变化。 入公式a= 中求出加速度，即用图 位置编号 3 6 线的斜率求加速度。 时间1/s 0 0.10.20.3 0.4 0.50.6 六、注意事项 ,/(m·s-1) 1.开始释放小车时，应使小车 (选填 :/(m·s1) “靠近”或“远离”)打点计时器。 ,/(m·s) 2.先 ,等打点稳定后，再 3.作出小车运动的v-1图像 (均选填“接通电源”或“释放 (1)以速度v为纵轴，1为横轴 小车”) (2)定标度：坐标轴的标度选取要合理，应使 3.打点完毕，立即关闭电源。 图像大致布满坐标纸。 4.选取一条点迹清晰的纸带，舍掉开头点迹密 (3)描点：在坐标纸上描出各个坐标点的位置。 集部分，选取适当的计数点（注意计数点与 (4)连线：用一条平滑的曲线或直线“拟合” 计时点的区别)，弄清楚所选的时间间隔T 这些点。 等于多少 4.分析数据并求出加速度 5.不要分段测量各段距离，应尽可能地一次测 (1)如果画出的v-t图像是一条倾斜的直 量完毕（可统一量出各计数点到计数起点0 线，说明小车做速度均匀变化的直线运动。 之间的距离)。 表示开始计时时小 6.在坐标纸上画v~t图像时，注意坐标轴单位 车的速度。 长度的选取，应使图像大致布满坐标纸 互动探究解疑难 要点归纳重难突破 一、实验原理与操作 D.把长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出 [例1]在“测定匀变速直线运动的加速度”的 桌面 实验中： E.使小车停在靠近计时器处，接通电源，放 (1)实验室提供了以下器材：电火花计时器、 开小车，让小车运动 一端附有滑轮的长木板、小车，纸带、细绳、 F.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑 钩码、刻度尺、交流电源、秒表、弹簧测力计。 轮，下边吊着合适的钩码 其中在本实验中不需要的器材是 G,断开电源，取出纸带 (2)按照实验进行的先后顺序，将下述步骤 误差分析川 (1)木板的相楼程度不同会产生系统误差，实验 的代号填在横线上 中应尽量选用粗枪程度均匀的木板 A.把穿过计时器的纸带固定在小车后面 (2)根据纸带测量位移时会产生偏然误差，实验 中应一次性测昼各计数点到起始点的距高。 B.把计时器固定在长木板没有滑轮的一端， (3)作四-！图像时单位选择不合适或作图不准确 并连好电路 会带来偶然误差，实稳中应选取合适的坐标单位， C.换上新的纸带，再重做两次实验 28 第二章匀变速直线运动的研究· 二、实验数据处理 川方法总结川 [例2]在“探究小车速度随时间变化的规律” 数据处理的注意事项 (1)处理纸带时，一定要分清计时点和计效点，搞 的实验中，打点计时器使用的交流电源的频 清计数点之间的时问间隔T 率为50Hz,记录小车运动的一段纸带如图 (2)利用校限思翘将平均值过渡到听时值是物理 学中常用的方法，纸带上某点的听时速度等于以此 所示，在纸带上选择A、B、C、D、E、F六个计 点为中问时刘的前、后相邻两点问的平均速度。 数点，相邻两计数点之间还有四个点未 (3)标度的达择要结合数据及其分布特点制定， 以使图像在坐标系中合理分布，大小适中。 画出。 三、创新型实验 A+B C D E [例3]在探究“小车速度随时间变化的规律” 20 单位：cm 的实验中，打点计时器接在50Hz的低压交 5.0- 流电源上，某同学在打出的纸带上每5个点 9.0 取一个计数点，共取了A、B、C、D、E、F六个 14.0 计数点，如图甲所示。从每一个计数点处将 20.0 纸带剪开分成五段（分别为a、b、c、d、e段）， (1)由纸带提供的数据求出打下点C、E时小 将这5段纸带由短到长紧靠，但不重叠地粘 车的速度，填人表格中。 在xOy坐标系中，如图乙所示，由此可以得 到一条表示v-1关系的图线。 计数点序号 B 对应的时刻t/s 小车的速度/(m·s) 0.25 0.45 A B C D (2)根据表中的数据，在下图中作出小车运 动的v-t图像。 甲 (1)请在图乙中用最简洁的方法作出能表示 ms-） 0.60 v-t关系的图线（作答在图上），其 0.50 (选填“x”或“y”)轴相当于v轴。 0.40 (2)从第一个计数点开始计时，为求出0.15s 0.30 时刻的瞬时速度，需要测出 (选填“a” 0.20 0.102030.4/a “b“c“”或“e”)段纸带的长度。 (3)若测得a段纸带的长度为2.0cm,e段纸 (3)根据作出的v-t图像可得小车运动的加 带的长度为10.0cm,则可求出加速度的大 速度为 m/s2。 小为 m/s。 随堂巩固促应用 验证反惯让移运用 1.在“探究小车速度随时间变化的规律”实验 C.舍去纸带上密集的点，只利用点迹清 中，下列做法不能减小实验误差的是( 晰、点间间隔适当的一部分进行测量、 A.选取计数点，把每打5个点的时间间隔作 计算 为一个时间单位 D.选用各处平整程度、光滑程度相同的长木 B.使小车运动的加速度尽量小些 板做实验 29 高中物理·必修第一册（人致版） 2.用速度传感器探究“小车速度随时间变化的 1/m8-) 0.5 规律”的实验中，测得小车经过各时刻的瞬 0.4 时速度如下： 0.3 时刻/s 0.1 0.20.3 0.4 0.5 0.6 0.2 眼时速度/(cm·s1)44.062.081,0100.0118.0138.0 0.1 为了求出加速度，最合理的方法是 ( 0.10.20.30.40.58 A.根据任意两个计数点的速度，用公式a= 乙 算出加速度 (3)由图像求出小车的加速度a= m/s 4.某同学利用滴水法研究小车的运动。如图 B.根据实验数据作出v-t图像，量出其倾角 0,用公式a=tan0算出加速度 甲所示，装入墨水的注射器固定在小车左侧 C.根据实验数据画出v-t图像，由较远两点 (滴水针头接近地面)，小车放在水平面上， 给小车一个初速度，水平面上记录了A、B 所对应的速度及时间，用公式a=A算出 C、D、E、FG连续7个墨迹的位置，相邻墨 加速度 迹之间的距离如图乙所示。已知注射器每 D.依次算出通过连续两个计数点间的加速 隔0.1s滴一滴墨水。 度，算出平均值即为小车的加速度 水 3.某同学在“探究小车速度随时间变化的规 滴水针头 几一小车 律”的实验中，用打点计时器记录了被小车 拖动的纸带的运动情况。在纸带上确定出 0、1、2、3、4、5、6共七个测量点，其相邻点间 362em35.20em5.9nL6.w0em 7.62em 的距离如图甲所示，每两个相邻的测量点之 乙 间的时间间隔为0.10$。试回答下面的 (1)试根据图乙墨迹之间的距离，算出小车 问题。 运动到D点时的瞬时速度，并将在D点速 (1)根据纸带上各个测量点间的距离，某同 度值填入下表。（保留2位有效数字） 学已将1,2、3、5点对应时刻的瞬时速度进 时刻/s 0 0.1 0.2 0.30.4 0.5 行计算并填人表中，请你将4点对应时刻 速度 鞋 F 的瞬时速度填入表中。（要求保留三位有 数值/(m/s) 0.400.48 0.640.72 效数字) (2)将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标 在图丙所示的坐标纸上，并画出小车的瞬时 6 单位：cm 速度随时间变化的关系图线 1.40 4ms-) 3.30 0.8 5.68- 8.56 07 11.95 0.6 15,82 0.5 甲 0.4 瞬时速度 V: 0.3 0.10.20.30.40.5 数值/(m·s')0.1650.2140.263 0,365 丙 (3)根据第(2)问中画出的v-1图线，求出小 (2)在图乙所示的直角坐标系中画出小车的 车运动的加速度为 m/s2。(保留2 瞬时速度随时间变化的关系图像。 位有效数字) 30 第二章匀变速直线运动的研究 (4)根据图像可以求出0时刻的初速度= 光电门遮光板 滑块 mfs。 2 气垫导轨 5.某学习小组在“研究匀变速直线运动”的实 导轨标尺 验中，用如图所示的气垫导轨装置来测滑块 的加速度，通过两个光电门之间的距离所用 (1)通过两个光电门的瞬时速度分别为，= 时间为t,遮光板的宽度为d,遮光板依次通 ,2 (2)滑块的加速度可以表示为a= 过两个光电门的时间分别为t1,。 (用题中所给物理量表示)。 2.匀变速直线运动的速度与时间的关系 学习目标 核心素养 1,知道匀变速直线运动的特点及分类 变速直线 匀变速直线运动水 2.理解匀变速直线运动的v-t图像特点。 运动的瓶念物提戏念 匀变迷直 线运动的 科学探究速度初速度的关系 3.掌握匀变速直线运动的速度公式，并会用公式 速度与时 科学度刹车类问 图像法 可的关系 与贵任 解决简单的匀变速直线运动问题 科学爆辄 自主学习探新知 课前预习双基落实 一、匀变速直线运动 : (1)加速度不变的运动就是匀变速直线 1.定义：沿着一条直线，且 不变的 运动。 () 运动。 (2)速度增加的直线运动是匀加速直线 2.v-t图像：匀变速直线运动的v~1图像是一 运动。 () 条 的直线。 (3)公式v=十at适用于任何做直线运动 3.分类 的物体。 () (4)公式v=十at既适用于匀加速直线运 (1)匀加速直线运动：速度随时间 动，也适用于匀减速直线运动。 () (2)匀减速直线运动：速度随时间 (5)匀变速直线运动的v-t图像是一条倾斜 二、速度与时间关系 的直线。 1.速度公式：v= /0 2.几个质点的运动图像如图所示，其中是匀变 2.意义：做匀变速直线运动的物体，在t时刻的 速运动的是 速度。等于物体在开始时刻的 加上在整个过程中速度的 =4 这自我诊断 1.判断下列说法的正误（正确的画“/”，错误 A.甲、乙、丙 B.甲、乙，丁 的画“×”)。 C.甲、丙、丁 D.乙 31(3)如图所示 ta/(m-s-2) 5 50 2-1.7 8 1/s 【随堂巩固促应用】 1.D 2.CD 3.AD 【章末优化提升】 [网络构建] 有质量 大小、形状 参考 地面 位置变化 点 线段 o=会位置变化 初位置 运动轨迹 m/s 物体运动 a=会运动快慢 瞬时速度 变化量 速度变化快慢 相同 相反 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 【自主学习探新知】 二、1.平均速度 2.纵轴 横轴 倾斜程度 均匀变化 三、刻度尺 低压交流电源 四、1.没有滑轮 3.靠近 接通电源 释放小车 (2)五、4.(1)图像和纵轴的交点 六、1.靠近 2.接通电源 释放小车 【互动探究解疑难】 [例1] [解析](1)本实验需要测量的物理量是位移和 时间，利用计时器打出的纸带上的点就可以算出时间， 利用刻度尺可以测出两点间的距离，本实验不需要测量 力，因此，不需要弹簧测力计和秒表。 (2)根据实验步骤知，正确的顺序应为DBFAEGC。 [答案](1)弹簧测力计、秒表(2)DBFAEGC [例2] [解析](1)相邻两计数点间还有四个点未画 出，则相邻两计数点间的时间间隔t=5T=0.10 s。 0e=0m=2m=*=0.35m/s, 0g=0m=2=2W=0.55 m/s。 (2)画出的 v-t 图像应为一条倾斜的直线，如图所示。 fvl(m-a-1) 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.2 0.3 0.4 z/s0 0.1 a=会=1.0 m/s2。(3)由图像可求得加速度 [答案](1)0.35 0.55 (2)见解析图(3)1.0 [例3] [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 w轴。 y a b c d e 0 (2)t=0.15 s是 BC时间段的中间时刻，要求t=0.15 s 时的瞬时速度，只需要测b段纸带的长度s。,然后用v= 即可得到t=0.15s时的瞬时速度。 (3)a、e段各自中间时刻的瞬时速度分别为 u=,0=二，根据a=会得a=2.0 m/s2。 [答案](1)见解析图 y(2)b (3)2.0 【随堂巩固促应用】 1.B 2.C 3.(1)0.314 (2)如图所示 o/(m-s-1) 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 t/s0.10.2 0.3 0.4 0.5 (3)0.495(0.495～0.500均可) 4.(1)0.56(2)如图所示 o/(m-s-1) 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 t/s0.3 0 0.1 0.2 0.3 0.40.5 (3)0.80(0.78～0.84均可) (4)0.32(0.30～0.34均可) 5.(1)会d(2)(d-会) 2.匀变速直线运动的速度与时间的关系 【自主学习探新知】 一、1.加速度 2.倾斜 3.(1)均匀增加(2)均匀减小 二、1.v?+at 2.速度 v。变化量 at 自我诊断 1.(1)×(2)×(3)×(4)√ (5)√ 2.C 乙中v-t 图线平行于t轴，表示 v不随t而变化，是 匀速直线运动，甲、丙、丁中v-t 图线斜率一定，a一定， 表示匀变速直线运动，选项C正确。 【互动探究解疑难】 要点———[问题导引] 提示 (1)甲做匀速直线运动；乙做匀加速直线运动；丙 做匀减速直线运动；丁做负方向匀加速直线运动 (2)不一定 不一定 [典例剖析] [例1] CD 在0～t?时间内，乙做匀减速运动，加速度 不变，A错误；t?时刻两物体的速度大小相等，但甲的加 速度大于乙的加速度，B错误；因 v-t 图像的斜率符号 反映加速度的方向，则在t?～t?时间内，甲、乙两物体的 加速度方向相反，C正确；由图像可知，t?时刻后甲做匀 速直线运动，乙静止，D正确。 4