第1节实验：探究小车速度随时间变化的规律-【初高中·衔接直通车】2024年初升高物理衔接直通车（江苏专版）

第二篇高中知识预习 第二章 匀变速直线运动的研究 第1节实验：探究小车速度随时间变化的规律 新课知识学习G8⑦② 知识点一实验目的与器材 续表 1.进一步练习使用打点计时器及利用纸带求 电火花打点 瞬时速度。 电磁打点计时器 计时器 2.探究小车速度随时间变化的规律。 3.会用图像法处理实验数据」 打点情况 打点时间间隔0.02s、频率50Hz 4.打点计时器、一端附有滑轮的长铝板、小车、 火花放电使墨 纸带、刻度尺、槽码、细线、交流电源和导 振针通过复写纸在纸 打点方式 粉在纸带上 线等。 带上打点 成点 知识点二实验原理与设计 1.实验的基本思想一极限思想 纸带与限位孔的摩 纸带与限位 平均速度代替瞬时速度的方法，△1趋向于 阻力来源 擦，振针与纸带打点 孔、墨粉纸盘 0时的平均速度可近似等于瞬时速度 接触时的摩擦 的摩擦 2.实验原理 电火花打点计时器比电磁打点计时器 准确度 (1)打点计时器打出的纸带能记录运动物 更准确 体在不同时刻的位置。 注意事项：(1)电磁打点计时器的主要故 (2)求纸带上某点的瞬时速度一般用一小 段时间内的平均速度代替。 障有下面几种：①打点针长度太短或太长， (3)用描点法画出小车的v-t图像，图线 太短则点迹不清，太长则打点过重，点迹成 的倾斜程度表示加速度的大小，如果-t 为蝌蚪状的短线，甚至不能正常打点，这都 图像是一条倾斜的直线，说明物体的速度 要拆下固定打点针的小螺母调整； 是均匀变化的。 ②复写纸方面的问题有，复写纸太旧、复写 3.实验设计 纸油面没有向下放置、纸带运动时没有带 1)纸带上某点的瞬时速度的求法。 动复写纸旋转，从而总是打在同一地方等，这 (2)利用v-t图像求加速度。 知识点三 两种打点计时器的比较 些都会导致点迹不清，需重新调整； 电火花打点 ③电源电压太低则打点不清，太高则打点过 电磁打点计时器 计时器 重，但电压的高低不影响打点的频率。 (2)电火花打点计时器是利用高压脉冲火 构造 花放电“打点”的，放电针与纸带没有接触， 时纸 位 因而不会干扰纸带运动，相对来说阻力很 电源性质 4~6V交流电源 220V交流电源 小，所以有条件最好用电火花打点计时器。 29 初高中衔接直通车·物理 同学操作了以下实验步骤，其中有明显错 [典题例析] 误的步骤是 【例1】在研究匀变速直线运动的实验中， A.将打点计时器固定在木板上，并接好电路 某同学的实验步骤如下： B.将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计 A.拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器 时器的限位孔 处放开纸带，再接通电源 C.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑 B.将打点计时器固定在平板上，并接好电路 轮，下面吊着适当重的钩码 C,把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑 D.放开纸带，再接通电源 轮，下面吊着适当重的钩码 D.取下纸带 [典题例析] E.将平板一端垫高，轻推小车，使小车能 【例2】沿斜面向下运动的小车，牵引一条 在平板上做匀速运动 纸带通过打点计时器，交流电源的频率是 F.将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计 50Hz,由纸带上打出的某一点开始，每 时器的限位孔 5个间隔剪下一段纸带，如图所示，每一条 (1)所列步骤中有错误的是 纸带下端与x轴相重合，在左边与y轴平 行，将纸带贴在坐标系中。 y/mm (2)遗漏的步骤（遗漏步骤可编上序号： 61.5 53.5 G,H,…) 45.5 37.5 29.5 21.5 (3)将以上步骤完善后写出合理的步骤 0 3456 顺序： (1)仔细研究图像，找出小车在相邻相等时 【解析】(1)步骤A中应先通电，再放纸 带，顺序不能颠倒：D中取下纸带前应先断 间内位移之间存在的关系： 开电源。 (2)以0.1s为时间单位，请画出小车的 (2)遗漏的步骤G:换上新纸带，重复实验 v-t图像； 三次。 (3)根据图像求其加速度。 (3)步骤完善后，合理的实验步骤顺序为 【解析】(1)由题图中所标纸带每段的位 BFECADG. 移关系，可知在相邻相等时间内的位移差 【答案】(1)A中应先通电，再放纸带； 相等，考虑误差原因后，可近似认为△y= D中取下纸带前应先断开电源(2)G:换 8mm。 上新纸带，重复实验三次(3)BFECADG (2)由纸带上打出的某一点开始，每5个点 剪下的纸带有相等的时间间隔。将题图中 [对应训练] 的x轴作为时间轴，由于每段纸带的宽度 1.在“用电火花打点计时器探究匀变速直线 相同，可以用纸带的宽度表示相等的时间 运动速度随时间变化的规律”的实验中，某 间隔△1=0.1s,每段纸带的最上端中点对 30 第二篇高中知识预习 应的)轴上的速度表示每段时间的中间时 [对应训练] 刻的瞬时速度，因此可以用纸带的长度表 示每小段时间中间时刻的瞬时速度，将纸 2.在“探究小车速度随时间变化的规律”实验 带上端中间各点连接起来，可得到如图所 中，对减小实验误差来说，下列方法中有无 示的v-t图像。 的是 42/×102m'g) 61.5 53.5 A.选取计数点，把每打五个点的时间间隔 45.5 375 作为一个时间单位 29.5 21.5 B.使小车运动的加速度尽量大些 123456×10') C.舍去纸带上密集的点，只利用点迹清 (3)速度一时间图线的斜率表示加速度，可 晰、点间间隔适当的一部分进行测量和 知小车做匀加速直线运动，其加速度大小 计算 a= u=0.8m/s2。 D.作图像时，必须要把描出的各点都连在 4 【答案】 见解析 同一条直线上 课时达标演练C金还③ ◆◆◆ 一、选择题 2.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实 1.实验过程中正确使用打点计时器的步骤顺 验中，得到如图所示的纸带，其中A、B、C、 序是 ( D、E、F、G为计数点，相邻两计数点间的 ①启动电源，用手水平拉动纸带，纸带上就 时间间隔为T,xx2xx4C、x6分别为 打出一行小点： AB、BC、CD、DE、EF、FG的长度，下列用 ②关掉电源； 来计算打D点时小车速度的表达式中误 ③取下纸带，从能够看清的某个点开始，往 差最小的是 后数若干个点，如果数出个点，这些点划 分出的间隔数是(n一1)，由此计算出纸带 从打第1个点到打第n个点的运动时间： A. T 取 ④把纸带装好； C.2十十x4十x D.当十x ⑤了解打点计时器的结构，然后把它固定 4T 2T 3.光电门在测量物体的瞬时速度方面有得天 在桌子上： 独厚的优势，如图所示，气垫导轨上有两个 ⑥用刻度尺测量出从第1个点到第n个点 滑块，滑块上面固定一遮光条，光电计时器 的距离。 可以记录遮光条通过光电门的时间。测得 A.⑤④①②③⑥ B.⑤④①③⑥② C.⑤④①⑥③② D.⑤④①②⑥③ 遮光条的宽度为△，用二近似代表滑块 31 初高中衔接直通车·物理 通过光电门时的瞬时速度。为使：更接 A.选取计数点，把每打5个点的时间间隔 作为一个时间单位 近瞬时速度，正确的措施是 B.使小车运动的速度尽量小些 C.舍去纸带上开始时密集的点，只利用点 迹清晰、点间隔适当的那一部分进行测 A.换用宽度更窄的遮光条 量、计算 B.提高测量遮光条宽度的精确度 D.适当增加挂在细绳下钩码的个数 C.使滑块的释放点更靠近光电门 7.在用打点计时器“探究小车速度随时间变 D.增大滑块的质量，以减小滑块通过光电 化的规律”的实验中，下列关于作？-t图 像的说法正确的是 () 门的速度 A.只要确定了v-t图像中的两点，就可以 4.某人用打点计时器 /(m.s-) 得到小车运动的v-t图像，因此，实验 做“探究小车速度随 0.08 只需要测出两组数据 时间变化的规律”的 0.04 B.作v-t图像时，所取的点越多，图像就 实验，利用打出的一 s 越不准确 条纸带画出了小车 0.020.04 C.作出的v-t图线应该通过所有的点，图 速度随时间变化的图像，如图所示。下列 线曲折也可以 说法正确的是 ( D.对于偏离直线较远的点，说明误差太 A.当电源频率为50Hz时，打点计时器每 大，应舍去 隔0.05s打一个点 二、非选择题 B.小车做匀速直线运动 8.电磁打点计时器是一种使用 C.小车在0.03s时的速度大小为0.05m/s (选填“交流”或“直流”)电源的仪器，当电 D.小车在t=0.02s时的速度大小 源的频率为50Hz时，振针每隔 是0.04m/s 打一个点。现在用打点计时器测定物体的 5.在“探究小车速度随时间变化的规律”实验 速度，当电源的频率低于50Hz时，如果仍 中，下列说法正确的是 ( 按50Hz的时间间隔打一个点计算，则测出的 速度值相比物体真实的速度值 A.小车在钩码的牵引下运动时只需打一 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。 条纸带，然后进行数据处理 9.根据“探究小车速度随时间变化的规律”的 B.为使测量更为严谨，应把打下的第一个 实验，完成下列题目： 点作为第一个测量点 (1)实验中用到的电火花计时器的工作电 C.为了便于测量，应舍掉开头一些过于密 压是220V的 (选填“直流”或 集的点，找一个适当的点当作计时起点 “交流”)电源。 D.两相邻计数点间的时间间隔必须是0.1s (2)下列哪些操作对该实验是没有必要或 6.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实 是错误的 (填入相应的字母)。 验中，对于减小实验误差来说，下列方法中 A.要用天平测出钩码质量 无益的是 B.先释放小车后启动打点计时器 32 第二篇高中知识预习 C.为了便于测量，应该舍掉一些过于密集 点间有四个点未画出。已知所用电源的频率 的点，找一个适当的点当作计时起点 为50Hz,则打A点时小车运动的速度y= D.作图像时，必须要把描出的各点连在一 m/s(保留三位有效数字)。 条曲线上 (3)某同学利用打点计时器所记录的纸带来 -3.18* 研究匀变速直线运动小车的运动情况。实验 6.74 (单位：cm) 10.69 15.05 中获得一条纸带，如图所示，其中两相邻计数 第2节 匀变速直线运动的速度与时间的关系 新课知识学习6® ◆◆◆ 知识点一 匀变速直线运动 C.4s末质点的速度大小是4m/s,方向与 规定的正方向相同 概念 沿着一条直线，且加速度不变的运动 D.34s内与4~6s内质点的速度方向 相反 (1)加速度不变。 特点 【解析】质点在0~6s内速度方向改变， (2)运动轨迹是直线 加速度没有保持恒定不变，故整个6s内 (1)匀加速直线运动：速度随着时间均匀 质点不是做匀变速直线运动，A错误：质点 增加的匀变速直线运动。 分类 在2一4s内，速度图线的斜率不变，即加 (2)匀减速直线运动：速度随着时间均匀 速度不变，质点做匀变速直线运动，B正 减小的匀变速直线运动 确；根据图像可知4、末质点的速度是 条倾斜的直线，如图，a为匀加速直线 -4m/s,即大小是4m/s,方向与规定的 运动，b为匀减速直线运动 正方向相反，C错误；质点在3~4s内和 4~6s内速度均为负值，表明在这两段时 U 间内质点的速度方向相同，都与规定的正 方向相反，D错误。 【答案】B [对应训练] [典题例析] 1.某质点做直线运动的 tm-s） 【例1】如图所示是质点 16 v-t图像如图所示， 做直线运动的v-t图像， 由图可知这个质点的 则有 ( 运动情况是( 05101520 A.在前6s内质点做匀 A.前5s质点静止 变速直线运动 B.5~15s内质点做匀加速直线运动，加 B.在2~4s内质点做匀变速直线运动 速度为1m/s 33初高中衔接直通车·物理 (2)守门员接触球瞬间,球的加速度为: 定,所以B正确,A错误。v的方向与v。的方向有可能 △-10-30 a2△t2 2m.'s2--400ms2, 相反,C错误。 0.1 9.A a、b的速度都是正值,所以运动方向相同,A正确, 即球的加速度的大小为400m/s{},负号表示加速度方 B错误;由图像可知l.时刻甲的速度比乙的小,C错误; 向与初速度方向相反。 斜率的大小表示加速度的大小,因具体数值不明确,故 答案(1)300m.'s②(2)400m/s2 a、b的加速度大小不能确定,斜率的正负表示加速度的 第二章 匀变速直线运动的研究 正负,所以加速度的方向不同,D错误。 10.B 由题图知,物体的速度均匀增大,图像的斜率一定, 第1节 实验:探究小车速度随时间变化的规律 说明该物体做匀加速直线运动,A错误,B正确;物体 新课知识学习 对应训练 运动的初速度即(一0时刻的速度,由题图知初速度为 -二 1.D 2.D 10m/s.C错误;物体在0~10s内的加速度为a- 课时达标演练 25-10m 2-1.5m s{2},D错误。 1.A 2. B 3.A 4.D 5.C 6. B 7.D 10 8.解析 打点计时器使用的是交流电源,且打点的频率等 第3节 匀变速直线运动的位移与时间的关系 于电源的频率,当电源的频率为50Hz时,打点计时器 新课知识学习 每隔0.02s打一个点;当交流电源的频率低于50Hz 对应训练 时,打点的时间间隔将大于0.02s,计算速度时仍按 1.B 2.A 0.02s计算,由一吾可得,测出的速度大于真实性。 课时达标演练 1.C 2.A 3.C 4.A 答案 交流 0.02 偏大 5.A 根据x-a^{②得a-2-x-2 m/s*},飞机离地速度为 9.解析(1)打点计时器的工作电源是交流电,电磁打点 ,2 计时器需要接电压为4~6V的电源,电火花打点计时 u=at-80m/s。 器需要接电压为220V的电源。 (2)本实验中只需要保证给小车提供恒力即可,并不需 要知道力的大小,也不需要测出钩码的质量,A错误;操 1,当时间为t2-2s时,位移为x,则x-3=5m,代入 作时,应先打开打点计时器,待其工作稳定后,再释放小 数据可得a-2.0m/s2。 车,B错误;如果点迹非常密集,测量时误差较大,因此 7.B 根据x-ar{知,物体在前1s内,前2s内,前3s 为减小误差,在测量时,舍掉开始比较密集的点,C正 内的位移之比为1:4:9,故B正确,A、C、D错误。 确;作图像时,观察到大多数点在一条直线上,可得图像 8.C 图像的斜率表示物体的速度,故两者都是做匀速直 应该为一条直线,连接时,应使尽可能多的点在一条直 线运动,并且斜率相等,即大小相等,但甲做正方向的匀 线上,其余点均匀分布在直线两侧,极个别偏离较多的 速直线运动,乙做反方向的匀速直线运动,速度方向相 点直接舍掉,D错误。 反,A、B错误;5s时,甲到达x一10m处,即乙物体的出 (3)匀变速直线运动中,中间时刻的瞬时速度等于这一过和 发点,故C正确;2.5s时两物体的坐标相同,故两物体 相遇,故D错误。 9.B 10.B 答案(1)交流 (2)ABD(3)0.337 第4节 自由落体运动 第2节 匀变速直线运动的速度与时间的关系 新课知识学习 新课知识学习 对应训练 对应训练 1.D 2.D 1.C 课时达标演练 2.解析 (1)在脱离弹射系统之后做匀加速直线运动,设 1.D 2.C 3.B 4.C 5.C 飞机脱离弹射系统瞬间的速度是v。. 则由v一十at得 v=v-at-(50-2x10)m/s-30m/s。 2X0.1 (2)飞机在弹射系统作用中的加速度为a1 由公式得-030-0 30-0m/s2=300 ms2。 2X0.2 t 10.22s~20.20s.C正确。 答案 (1)30m/s (2)300m's{ 7.C 物体做自由落体运动,加速度为g,与物体的质量无 课时达标演练 关,下落过程中,甲、乙速度变化的快慢相同,甲、乙不可 1.C 2.D 3.B 4.A 5.B 6.D 能在空中相撞,故A错误,C正确;根据vo{}一2gh,物体 1m'{_3 7.C 列车的加速度为:a--7-1 m/s2,4s 落地时的速度v一2h,故两物体到达地面时速度不 8 末的速度为:u--o+ata-1ms+3x4m/s- 2- 速度也不相等,故D错误。 4m/s,故C正确。 8.A g是矢量,方向竖直向下,在地球表面不同的地方, 8.B 习惯上我们规定v的方向为正方向,当a与v。方 的大小一般不同,但都在9.8m/s{}左右,故A错误,B正 向相同时a取正号,a与v。方向相反时a取负号,像这 确;在地球上的同一地点同一高度,g值相同,但g随高 种规定我们一般不作另外的声明,但不说明不等于未规 度的增大而减小,C、D正确。 98