第2章 第1节 实验 探究小车速度随时间变化的规律-【高中必刷题】2024-2025学年新教材高中物理必修1同步课件 (人教版 江苏专版)

物理 必修第一册 RJ 江苏专版 1 节 第1节 实验：探究小车速度随时间变化的规律 刷基础 2 1.[河南濮阳一中2024高一上质量检测] 在“探究小车的速度随时间变化的规律”的实验中，某同 学操作过程中有以下实验步骤： A.换上纸带重复做三次，选择一条较为理想的纸带； B.将打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，接上电源； C.把小车停在靠近打点计时器的地方，先放开小车，再接通电源； D.断开电源，取下纸带； E.把一条细绳拴在小车前端，绳跨过滑轮挂上钩码； F.把纸带固定在小车后端并让纸带穿过打点计时器. 以上步骤有错误的是___，错误步骤修改正确后，请将上述实验步骤进行排序_________________ ________.（填步骤前的字母） C 或 题型1 实验原理与操作 3 解析 为了打点稳定,应先接通电源,再释放小车.故以上步骤有错误的是C.根据先组装器材再进行 实验最后进行数据处理的顺序可知,操作步骤顺序为或 . 题型1 实验原理与操作 4 2.[广东广州2024高一上月考] 某同学在做“研究匀变速直线运动”的实验中，打点计时器所接电源 的频率为 ，实验时得到表示小车运动过程的一条清晰纸带如图所示，纸带上相邻两计数点间 还有4个计时点没有画出，测得相邻计数点间距离分别为、、、、、 ，回答下列问题： （1）打点计时器使用______（填“交流”或“直流”）电源； 交流 解析 打点计时器使用交流电源. （2）相邻两计数点间的时间间隔 ______； 解析 打点计时器所接电源的频率为 ,纸带上相邻两计数点间还有4个实际打点没有画出,则 相邻两计数点间时间间隔 . 题型1 实验原理与操作 5 （3）3点处瞬时速度表达式为 ______（用题中所给物理量符号表示）； 解析 利用平均速度表示中间时刻的瞬时速度,可得3点处瞬时速度表达式为 . （4）下列关于打点计时器的使用的说法中，正确的是___. D A.电火花计时器使用的是 交流电源 B.先释放纸带，后接通打点计时器的电源 C.纸带上打的点越密，说明小车运动得越快 D.如果实际电源频率为，而计算时仍按 计算，则速度的测量值偏小 题型1 实验原理与操作 6 解析 电火花计时器使用的是 交流电源,A错误；为了充分利用纸带,得到更多的数据,应先接 通打点计时器的电源,待打点稳定后,再释放纸带,B错误；纸带上打的点越密,说明小车在相同时间 内运动的距离越小,则小车运动得越慢,C错误；用打点计时器测定小车的速度,如果实际电源频率 为,可知打点周期,而计算时仍按 计算,计算得到的两点间所用时间偏大, 则速度的测量值偏小,D正确. 题型1 实验原理与操作 7 3.[湖南湖湘教育三新探索协作体2023高一上联考] 在研究匀变速直线运动的实验中，已算出小车 经过各计数点的瞬时速度，则为了计算加速度，最佳的方法是( ) D A.根据任意两计数点的速度用公式 算出加速度 B.依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度 C.根据实验数据画出图像，量取其倾角 ，用 求出加速度 D.根据实验数据画出图像，由图像上相距较远的两点所对应的速度、时间用公式 算 出加速度 题型2 实验数据处理及误差分析 8 解析 根据任意两计数点的速度用公式 算出加速度,只选用了两个数据,误差较大,不是最佳方 法,故A不符合题意；依次算出通过连续两计数点间的加速度,算出平均值作为小车的加速度,根据 可知,此方法相当于只选用 了两个数据,误差较大,不是最佳方法,故B不符合题意；根据实验数据画出 图像,由图像上相距 较远的两点所对应的速度、时间用公式 算出加速度,充分利用了所有速度数据,误差较小,是 最佳方法,但不能量取图线的倾角 ,用 求出加速度,因为轴和 轴所选标度不一定相同, 不一定等于图线的斜率,故C不符合题意,D符合题意. 题型2 实验数据处理及误差分析 9 4.[江苏昆山2024高一上月考] 在某次“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，得到如图1 所示的纸带，图中0、1、2、3、4、5、6为选定的计数点（每相邻两计数点间有四个点未画出， 电源频率为 ）. 图1 图2 题型2 实验数据处理及误差分析 10 关键点拨 用平均速度 表示中间时刻的瞬时速度,可以求出纸带上各点的瞬时速度大小；采 用描点法作出 图像,图像的斜率表示加速度,纵截距表示开始计时时小车的速度. 题型2 实验数据处理及误差分析 11 （1）相邻计数点间的时间间隔_____ . 0.1 解析 电源频率为 ,每相邻两计数点间有四个点未画出,则相邻计数点间的时间间隔 . （2）根据纸带上各个测量点间的距离，某同学已将1、2、4、5点对应的瞬时速度进行了计算并 填入表中，请你将3点对应的瞬时速度填入表中. 瞬时速度 数值/ 0.165 0.214 _______ 0.314 0.363 0.263 解析 利用平均速度等于中间时刻瞬时速度可得,打第3点时小车的瞬时速度大小为 . 题型2 实验数据处理及误差分析 12 （3）在图2所示的直角坐标系中画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线. [答案] 见解析 解析 根据题表中数据,作出 图像,如图所示. 题型2 实验数据处理及误差分析 13 （4）由图像求出小车的加速度______ .（结果保留两位有效数字） 0.53 解析 图像的斜率表示加速度,则 . （5）若电源频率减小，实验时仍按 计算，则加速度的测量值和真实值相比______ （填“偏大” “不变” 或“偏小”）. 偏大 解析 若电源频率减小,实验时仍按 计算,则用于计算的频率偏大,计算的时间间隔偏小,而速度 变化量不变,根据 可知,加速度的测量值和真实值相比偏大. 题型2 实验数据处理及误差分析 14 5.如图甲所示，小车开始在水平玻璃板上运动，后来在薄布上做减速运动.某同学用打点计时器记 录小车的运动情况，所打出的纸带及相邻两点间的距离（单位： ）如图乙所示，纸带上相邻两 点间对应的时间间隔为 . 甲 乙 题型3 实验方案创新 15 （1）计算打点计时器打出点2、3时小车的速度大小，填入表中. 计数点序号 1 2 3 4 5 速度 0.75 ______ ______ 0.45 0.35 0.65 0.55 解析 打点计时器打出点2、3时小车的速度大小分别为 、 . 题型3 实验方案创新 16 （2）在平面直角坐标系中作出小车在薄布上运动的 图像. [答案] 见解析 解析 以速度为纵坐标、时间为横坐标建立平面直角坐标系,用描点法作出小车在薄布上做减速运 动的 图像.将图线延长,使其与纵轴相交,如图所示. 题型3 实验方案创新 17 （3）求出小车在玻璃板上的运动速度大小. [答案] 解析 由图像可知,小车做减速运动的初速度大小,即小车在玻璃板上的运动速度大小,为 . 题型3 实验方案创新 18 6.[江西鹰潭一中2023高一上期中] 在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，打点计时器接 在低压交流电源上，电源频率为，某同学在打出的纸带上共取了、、、、、 六个 计数点（每相邻两个计数点间有四个点未画出），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、、、、段），将这五段纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在 坐标系中，如图乙. 甲 乙 题型3 实验方案创新 19 方法总结 本题使用等效替代法处理实验数据,每条纸带的长度 ,因为剪断的纸带长度等于计 数点间的距离,所对应的时间均为 ,纸带的长度之比等于此段纸带所表示的平均速度之比,故纸 带的平均速度等于打下这段纸带首、尾两点的中间时刻的瞬时速度,根据加速度的定义式求出加速 度的大小. 题型3 实验方案创新 20 （1）若在图乙坐标系中用最简洁的方法作出能表示关系的图线，其中___轴相当于 轴， ___轴相当于轴.（均填“”或“ ”） 解析 由题意可知相邻计数点间的时间间隔相等,利用平均速度等于中间时刻的瞬时速度,可知剪下 的每一段纸带的中间时刻速度与纸带的长度成正比,若在题图乙坐标系中作出能表示 关系 的图线,则轴相当于轴,轴相当于 轴. （2）从计数点开始计时，为求出 时刻的瞬时速度，需要测出___段纸带的长度. 解析 每相邻两个计数点间有四个点未画出,可知相邻计数点间的时间间隔为 ,从计数点开始计时,时刻为 段的中间时刻,利用平均速度表示中间 时刻的瞬时速度,可知为求出时刻的瞬时速度,需要测出 段纸带的长度. 题型3 实验方案创新 21 （3）若测得段纸带的长度为，段纸带的长度为 ，则可求出加速度的大小为___ . 2 解析 若测得段纸带的长度为,段纸带的长度为,从计数点 开始计时,则有 , ,则加速度的大小为 . 题型3 实验方案创新 22 $$