2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律-2024年新高一暑假初高中物理衔接（大单元版）

第二章 匀变速直线运动的研究 2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律 学习过打点计时器的工作原理后，你能否设计一套实验装置研究一辆小车速度的变化规律？ 1. 如图所示，若使用电火花计时器，应选用交流电源的电压为多少？ 2. 纸带上打出的点由密集到稀疏，说明小车速度如何变化？ 提示：220V 速度由大到小　 一、实验原理 1．利用纸带计算瞬时速度：以纸带上某点为中间时刻取一小段位移，用这段位移的平均速度表示这点的瞬时速度． 2．用v－t图像表示小车的运动情况：以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，用描点法画出小车的v－t图像，图线的倾斜程度表示加速度的大小，如果v－t图像是一条倾斜的直线，说明小车的速度是均匀变化的． 二、实验器材 打点计时器(带导线)、交变电源、纸带、一端带有定滑轮的长铝板、小车、细绳、槽码、刻度尺、复写纸、坐标纸． 三、进行实验 1．如图1所示，把一端带有定滑轮的长铝板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面．铝板上放一个可以左右移动的小车，小车一端连接穿过打点计时器的纸带，另一端连接绕过滑轮系有槽码的细绳． 图1 2．把小车停在靠近(选填“靠近”或“远离”)打点计时器的位置．先启动打点计时器，后放开小车(选填“启动打点计时器”或“放开小车”)，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一行小点．随后，立即关闭电源． 3．换上新纸带，并增减所挂槽码(或在小车上放置重物)，再做两次实验． 四、数据记录 1．采集数据 舍掉纸带开头一些过于密集的点，找一个适当的点作为计时起点．可选择相隔0.1 s(或更短)的若干计数点进行测量． 如图2所示，先测量出各个计数点到计时起点的距离：x1、x2、x3、x4、x5…，再计算出相邻的两个计数点间的距离：Δx1＝x1，Δx2＝x2－x1，Δx3＝x3－x2，Δx4＝x4－x3，Δx5＝x5－x4，…，填入自己设计的表中． 图2 2．求解并记录各计数点的瞬时速度 (1)各计数点对应的瞬时速度用平均速度来代替，即v1＝，v2＝，… T为相邻两个计数点间的时间间隔，若交变电源频率为50 Hz，每5个点取一个计数点(中间隔4个点)，则T＝0.1 s. (2)设计表格并记录相关数据 位置编号 0 1 2 3 4 5 6 … 时间t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 v1/(m·s－1) v2/(m·s－1) v3/(m·s－1) … 五、数据分析 1．在坐标纸上建立直角坐标系，横轴表示时间，纵轴表示速度，并根据表格中的数据在坐标系中描点． 2.画一条直线，让这条直线通过尽可能多的点，不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，偏差比较大的点忽略不计，如图3所示． 图3 3．观察所得到的直线，分析物体的速度随时间的变化规律． 4．根据所画v－t图像求出小车运动的加速度a＝. 六、注意事项 1．开始放开小车时，应使小车靠近(选填“靠近”或“远离”)打点计时器． 2．先启动打点计时器，等打点稳定后，再放开小车(选填“启动打点计时器”或“放开小车”)． 3．打点完毕，立即关闭电源． 4．选取一条点迹清晰的纸带，舍掉开头点迹密集部分，选取适当的计数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的时间间隔T等于多少． 5．不要分段测量各段距离，应尽可能地一次测量完毕(可统一量出各计数点到计时起点的距离)． 6．在坐标纸上画v－t图像时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图像大致布满坐标纸． 例题1. “用打点计时器测量小车的瞬时速度”实验的主要装置如图所示。 (1)打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上正常工作时，每隔 （填“0.02”或“0.1”）s打一次点； (2)按照操作规范，实验时应将小车靠近打点计时器，然后 （填“A”或“B”）。 A．先接通电源，后释放小车    B．先释放小车，后接通电源 【答案】(1)0.02 (2)A 【解析】（1）打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上正常工作时，每隔 打一次点； （2）为了充分利用纸带，实验时应将小车靠近打点计时器，然后先接通电源，后释放小车。 故选A。 对点训练1. 在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中： (1)乙图的打点计时器工作电压为 （填“交流”或“直流”） V。若提供的实验器材中同时有甲乙两图所示的打点计时器，优先选用 图（填“甲”或“乙”）； (2)下列操作中正确的有______； A．打点计时器应安装在长木板的有滑轮一端 B．在释放小车前，小车要靠近打点计时器 C．应先接通电源，后释放小车 D．两相邻测量点间的时间间隔必须是0.1s E．用图线处理数据时，必须用平滑的曲线连接所有的点 (3)小明同学在实验中得到了几条较为理想的纸带，已在每条纸带上每5个点取一个计数点，依打点先后编为、、、、。由于不小心，纸带被撕断了，如图所示。请根据给出的、、、四段纸带回答：在、、三段纸带中选出从纸带上撕下的那段应该是（    ） A． B． C． D． (4)小兰同学打出的一条纸带如图所示，、、、、为在纸带上所选的计数点，相邻计数点间的时间间隔为。则实验时纸带的 端是和小车相连的。（选填“左”或“右”）；打点计时器打下点时小车的速度大小为 。（结果保留小数点后一位） 【答案】(1) 交流 220 乙 (2)BC (3)C (4) 左 1.5 【解析】（1）[1][2][3]乙图为电火花计时器，所用电压为的交流电压，电火花计时器相较于电磁打点计时器阻力小，所以优先选用电火花计时器。 （2）A．打点计时器应安装在长木板没有滑轮的一端，故A错误； B．在释放小车前，小车要靠近打点计时器，故B正确； C．应先接通电源，待打点稳定后释放小车，故C正确； D．两相邻测量点间的时间间隔可根据实际情况选取，故D错误； E．用图线处理数据时，误差较大的点应当舍去。故E错误。 故选BC。 （3）根据逐差公式可得 将、代入可得 故选C。 （4）[1]因为小车速度增大，所以纸带的左端与小车相连。 [2] 打下C点时小车的速度大小 例题2. 电火花打点计时器是测量时间的仪器，其工作电压为 V，电源频率是50Hz，它每隔 s打一次点，在测定匀变速直线运动加速度实验中，某次实验纸带的记录如图所示，纸带上O、A、B、C、D、E、F、G为计数点，每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，O到各点距离由图可知。则在打C点时纸带的速度为 m/s（保留两位有效数字），纸带的加速度等于 m/s2。（保留两位有效数字） 【答案】 220 0.02 0.33 0.75 【解析】[1][2]电火花打点计时器是测量时间的仪器，其工作电压为220V, 电源频率是50Hz，它每隔0.02s打一次点。 [3]每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，则相邻计数点的时间间隔为 根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，则在打C点时纸带的速度为 [4]根据逐差法可知，纸带的加速度为 对点训练2. 打点计时器是高中物理实验常用的器材。 (1)图中的实验器材是 （选填“电火花计时器”或“电磁打点计时器”），该计时器使用 （选填“直流”或“交流”）电源，每隔 s（选填“0.02”或“0.1”）打一个点。 (2)下列实验需要用到打点计时器的是______（多选）。 A．探究小车速度随时间变化的规律 B．探究两个互成角度的力的合成规律 C．探究加速度与力、质量的关系 D．探究胡克定律 (3)如图所示是打点计时器打出的一条纸带，可以用AC之间的平均速度表示B点的 ，并且A、C两点离B点越近，算出的平均速度越 （填“接近”或“远离”）B点的瞬时速度。 【答案】(1) 电火花计时器 交流 0.02 (2)AC (3) 瞬时速度 接近 【解析】（1）[1][2][3]图中的实验器材是电火花计时器，该计时器使用交流电源，交流电频率为，即每隔打一个点。 （2）A．探究小车速度随时间变化的规律，需要通过打点计时器打出的纸带来确定物体运动的速度，故A符合题意； BD．探究两个互成角度的力的合成规律和探究胡克定律的实验不需要打点计时器，故BD不符合题意； C．探究加速度与力、质量的关系，需要通过打点计时器打出的纸带来确定物体运动的加速度，故C符合题意； 故选AC。 （3）[1][2]由极限法可知，可以用AC之间的平均速度表示B点的瞬时速度，并且A、C两点离B点越近，算出的平均速度越接近B点的瞬时速度。 一、数据处理的规范要求 1．处理纸带时，一定要分清计时点和计数点，搞清计数点之间的时间间隔T. 2．明确坐标轴的意义并选取合适标度，既要把数据标注在坐标系中，又要匀称直观，合理分布，大小适中． 3．如果坐标系中的数据点大致落在一条直线上，作图线时应使尽可能多的点落在直线上，不在直线上的点应均匀分布在直线两侧；如果图线是曲线，要用平滑的曲线连接各点． 例题3. 某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行探究。物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图所示。已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出。用刻度尺测出AB＝1.20cm、BC＝1.95cm、CD＝2.70cm、DE＝3.45cm。在A、B、C、D、E五个点中，打点计时器最先打出的是 点；在打出B点时物块的速度大小为 m/s；物块下滑的加速度大小为 （结果均保留两位有效数字）。 【答案】 A 0.16 0.75 【解析】[1] 根据题述，物块加速下滑，在A、B、C、D、E五个点中，打点计时器最先打出的是A点 [2] 两个相邻计数点之间的时间间隔为 根据做匀变速直线运动的质点在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度可得，打出B点时物块的速度大小为 [3] 由逐差法可得 代入数据解得 对点训练3. 如图甲所示的实验装置“测量小车做直线运动的瞬时速度”，完成下列相关内容： (1)下列实验要求或操作，正确的有__________（填正确答案标号） A．必须使用交流电源 B．钩码质量必须远小于小车质量 C．必须倾斜长木板以平衡小车所受到的阻力 D．小车应靠近打点计时器释放 E．先接通电源，再释放小车 (2)图乙是某次实验中一条纸带上截取的一段，在连续打出的点上依次标记a、b、c、d四个点，则c点的读数为 cm。已知打点计时器每隔0.02s打一个点，则在打下c点时，小车的瞬时速度为 m/s（计算结果保留3位有效数字） 【答案】(1)ADE (2) 7.40 0.625 【解析】（1）A．根据打点计时器的工作原理可知实验装置需要使用交流电源。故A正确； BC．在“测量小车做直线运动的瞬时速度”的实验中不需要平衡摩擦力，也不需要考虑绳上的拉力是否近似等于重力，所以不需要钩码质量远小于小车质量。故BC错误； D．为了能多打出一些点便于数据处理，小车释放前应靠近打点计时器。故D正确； E．实验中应先接通电源，再释放小车。故E正确。 故选ADE。 （2）[1]根据刻度尺的读数规则，应估读到最小分度值的下一位，故c点的读数为。 [2]近似取相邻两计数点的间平均速度代替该时间中点的瞬时速度，距离越小时瞬时速度测量越准确，即在打下c点时，小车的瞬时速度为 二、利用光电门测速度、利用频闪照相技术测速度 例题4. 采用光电门传感器测量时，实验装置如图（a）所示，光电门传感器固定在导轨上，使固定有挡光片的小车沿倾斜导轨下滑。更换宽度不同的挡光片，每次由同一位置静止释放小车，将挡光时间记录在表格内。其中挡光时间最短的应是序号 ，平均速度最小的应是序号 ，挡光片前缘经过光电门时的瞬时速度最接近序号 的平均速度。 实验序号 1 2 3 4 挡光片宽度 6 4 2 1 挡光时间 平均速度 【答案】 4 4 4 【解析】[1][2][3]序号4挡光片宽度最窄，可知其中挡光时间最短的应是序号4；小车做匀加速运动，根据 平均速度最小的应是序号4；挡光片通过光电门的时间越短，测得的平均速度越接近挡光片前缘经过光电门时的瞬时速度，则挡光片前缘经过光电门时的瞬时速度最接近序号4的平均速度。 对点训练4. 如图所示为某辆赛车（车身长约2.3m）启动过程的频闪照片，该赛车从赛道的起点处由静止开始出发，同时，照相机开始拍照如图甲，以后赛车按规律沿直线向右运动的过程中照相机每隔0.20s曝光一次，当赛车运动到D点时的频闪照片如图乙，仔细观察分析照片，问： （1）赛车从起点到D点是否做匀速直线运动？答： （填“是”或“否”） （2）赛车从从起点到D点的平均速度为 m/s．（计算结果数值保留两位有效数字） 【答案】 否 25 【解析】（1）[1]两次曝光时间间隔相同，由图乙可知，车运动的位移越来越大，所以赛车从起点到D点不是匀速直线运动。 （2）[2]由图乙可知，汽车的身长约2.3个单位，由题意知车身长约2.3m，赛车从起点到D点的位移是15个单位，所以这段时间内汽车的位移 照相机每隔0.20s曝光一次,由图乙可知，赛车从起点到D点的时间为 所以赛车从从起点到D点的平均速度为 一、实验题 1．如图所示是实验室中两种常见的打点计时器。图甲中打点计时器是使用 （填“交流”或“直流”）电源，图乙中打点计时器正常工作时电压为 ，接50Hz交流电工作时，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出，则相邻两个点的时间间隔为 。 【答案】 交流 220 0.1 【解析】[1][2]图甲中打点计时器是使用交流电源，图乙是电火花打点计时器，正常工作时电压为220V； [3]接50Hz交流电工作时，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出，则相邻两个点的时间间隔为 T=5×0.02s=0.1s。 2．某同学在做“测量直线运动物体的瞬时速度”的实验中，从打下的若干纸带中选出了如图所示的一条纸带，已知电火花打点计时器使用的电源频率为50Hz，每两个相邻计数点间有四个点没有画出，各计数点到0点的距离如纸带上所示。 （1）为了达到实验的目的，除了有电火花计时器、纸带、小车、细绳、导线、交流电源、小木块、长木板外，下列仪器还需要 。 A．刻度尺    B．铁架台    C．秒表    D．天平 （2）根据纸带提供的信息，小华同学已经计算出了打下1、2、3、4、6这五个计数点对应的速度，请你帮助他计算出计数点5对应小车的速度 m/s（结果保留2位有效数字）。 （3）以速度v为纵轴、时间t为横轴在坐标纸上建立直角坐标系，根据表中的v、t数据，请在答题卡上的坐标系中描点，并作出小车运动的v-t图像 。 计数点 1 2 3 4 5 6 t/s 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.36 0.40 0.44 0.49 0.57 （4）根据v-t图像可知，小车运动的加速度大小为 （结果保留2位有效数字）。 【答案】 A 0.53 0.42/0.40/0.41/0.43/0.44 【解析】（1）[1]A．实验中需要刻度尺测量纸带上点的间距，故A符合题意； B．本实验不是探究落体运动规律，不需要铁架台，故B不符合题意； C．打点计时器本身具有计时功能，不需要秒表，故C不符合题意； D．本实验探究运动学规律，不需要测量质量，故D不符合题意。 故选A。 （2）[2]由题意可知，相邻两计数点间的时间间隔为 打下计数点5时小车的速度为 （3）[3]如图所示 （4）[4]v-t图像的斜率表示加速度，所以小车运动的加速度大小为 3．在做《探究小车速度随时间变化的规律》的实验中： （1）要用到打点计时器，打点计时器是一种计时仪器，其电源频率为50Hz，常用的电火花计时器使用的是 电源（填“直流”或“交流”），它们是每隔 s打一个点。 （2）关于用打点计时器探究小车速度随时间变化规律的实验，下列说法中正确的是( ) A．打点计时器应固定在长木板上，且靠近滑轮一端 B．开始实验时小车应远离打点计时器一端 C．应先接通电源，再释放小车 D．打点完毕，应立即关闭电源 （3）某同学用打点计时器做匀变速直线运动实验。下图是他获得的一条纸带，A、B、C、D是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点（即五个间隔）没有画出，则每两个相邻计数点间的时间间隔T＝ s，从图中读出A、B两点间距s＝ cm。C点对应的速度是 m/s，纸带运动的加速度是 m/s2。（计算结果保留两位有效数字）。 【答案】 交流 0.02 CD/DC 0.10 0.70 0.10 0.20 【解析】（1）[1][2]要用到打点计时器，打点计时器是一种计时仪器，其电源频率为50Hz，常用的电火花计时器使用的是交流，它们是每隔 T0=0.02s 打一个点。 （2）[3]A．打点计时器应固定在长木板上，在远离滑轮的另一端，故A错误； BC．实验中为了在纸带上打出更多的点，提高纸带的利用效率，具体操作中要求小车应靠近打点计时器一端，先接通电源后释放小车，故B错误，C正确； D．打点完毕，为了保护打点计时器和节约能源，应立即关闭电源，故D正确。 故选CD。 （3）[4][5]每两个相邻计数点间的时间间隔 T=0.10s 图中读出A、B两点间距 s＝0.70cm [6]C点对应的速度是 [7]根据 纸带运动的加速度是 4．用电火花计时器研究勾变速直线运动的实验中，某同学打出了如图所示的一条纸带。 （1）电火花计时器使用的是 V的 （填“直流”或“交变”）电源，计时器打点的时间间隔为 0.02 s，每隔4 个点取1个计数点依次得到了O、A、B、C、D 几个计数点； （2）小车由静止开始运动，则纸带的 （填“左”或“右”）端与小车相连； （3）用刻度尺量得OA=1.20cm，OB=2.80cm，OC=4.80cm，OD=7.20cm，打B点时纸带的速度大小为 m/s，纸带运动的加速度大小为 m/s2； （4）如果当时交变电流的频率变大，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值比实际值 （选填“偏大”或“偏小”）；如果当时电网中交变电流的电压变成210V，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）； （5）关于打点计时器的使用，下列说法正确的是 A．电磁打点计时器使用的是8V的直流电源 B．在测量物体速度时，先接通打点计时器的电源，后让物体运动 C．使用的电源频率越高，打点的时间间隔越小 D．电源的电压越高，打点的时间间隔就越小 【答案】 220 交变 左 0.18 0.40 偏小 不变 BC/CB 【解析】（1）[1][2]电火花计时器使用的是220 V的交变电源。 （2）[3]小车由静止开始运动，则纸带随小车做加速运动，相同时间内通过的位移越来越多，则纸带的左端与小车相连。 （3）[4]计时器打点的时间间隔为 0.02 s，每隔4 个点取1个计数点，则相邻计数点的时间间隔为 根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，则打B点时纸带的速度大小为 [5]根据逐差法可得，纸带运动的加速度大小为 （4）[6][7]如果当时交变电流的频率变大，则打点周期变小，而做实验的同学并不知道，则代入计算的时间偏大，那么加速度的测量值比实际值偏小；如果当时际值电网中交变电流的电压变成210V，而做实验的同学并不知道那么加速度的测量值与实际值相比不变 （5）[8] A．电磁打点计时器使用的是8V的交流电源，故A错误； B．在测量物体速度时，先接通打点计时器的电源，后让物体运动，故B正确； CD．根据 可知使用的电源频率越高，打点的时间间隔越小；打点的时间间隔与电源的电压没有关系，故C正确，D错误。 故选BC。 5．如图所示，是某同学用电火花打点针时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出，打点计时器打点的频率f=50Hz，其中x1=7.71cm，x2=8.12cm，x3=8.54cm，x4=8.95cm，x5=9.36cm， x6=9.77cm。 （1）电火花打点计时器所用电源为 。 A．直流220V        B．直流8V        C．交流220V        D．交流8V （2）打下D点时小车的瞬时速度 （结果保留三位有效数字）。 （3）计算出小车的加速度 m/s2（结果保留两位有效数字）。 （4）若实际电源的频率大于50Hz，测得C点的速度 （填“偏大”或“偏小”）。 【答案】 C 0.875 0.412 偏小 【解析】（1）[1]电火花打点计时器所用电源为交流220V。 故选C。 （2）[2]纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出，则相邻计数点的时间间隔为 根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，则打下D点时小车的瞬时速度为 （3）[3]根据逐差法可得，小车的加速度为 （4）[4]若实际电源的频率大于50Hz，则实际打点周期小于，则代入计算的时间偏大，测得C点的速度偏小。 6．如图所示，某同学利用如图所示装置做“研究匀变速直线运动”的实验。 （1）其实验操作步骤如下，请将缺少的部分补全： a。按照实验装置，把打点计时器固定在长木板 的一端，接好电源； b。把一细绳系在小车上，细绳绕过滑轮，下端挂合适的钩码，纸带穿过打点计时器，固定在小车后面； c。把小车停在靠近打点计时器处，接通电源与释放纸带，这两个操作的先后顺序应当是 ； A．先接通电源，后释放纸带           B．先释放纸带，后接通电源 C．释放纸带的同时接通电源           D．先接通电源或先释放纸带都可以 d。小车运动一段时间后，关闭打点计时器，取下纸带； e。更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。 （2）由打点计时器（电源电压220V，频率50Hz）得到表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点间时间间隔为T（两相邻计数点间还有4个点未画出）。其中，，，，，，打A点时小车的瞬时速度大小是 m/s，计算小车运动的加速度的表达式为a＝ ，加速度大小是 m/s2。（计算结果均保留两位有效数字）；若实验中电网电压为200V，而实验者并不知道，则加速度的测量值和真实值相比 （填“偏大”“偏小”“不变”）。 【答案】 无滑轮 A 不变 【解析】（1）[1]打点计时器应固定在无滑轮的一端，接好电源； [2]把小车停在靠近打点计时器处，为更好地利用纸带，应先接通电源，再放开小车。 （2）[3][4][5][6]纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出，打点计时器打点的时间间隔 则相邻两个计数点间的时间间隔为 利用匀变速直线运动的推论得 由于相邻的计数点间的位移之差不等，故采用逐差法求解加速度。根据匀变速直线运动的推论公式 可以求出加速度的大小，得 为了更加准确的求解加速度，我们对三个加速度取平均值，得 小车运动的加速度计算表达式为 代入数据得 电网电压减小，不影响电源的频率，所以也不影响打点周期，则加速度的测量值和真实值相比不变。 7．在测量做直线运动物体的瞬时速度的实验中，实验室提供如图甲、乙两种打点计时器， （1）某实验小组决定使用电火花计时器，则应选用图中的 （选填“甲”或“乙”）计时器。 （2）接通打点计时器电源和让纸带开始运动，这两个操作之间的时间顺序关系是 。 A．先接通电源，后让纸带运动 B．先让纸带运动，再接通电源 C．让纸带运动的同时接通电源 D．先让纸带运动或先接通电源都可以 （3）一小车在重物牵引下拖着穿过打点计时器的纸带沿平直轨道加速运动。如图是打出的纸带的一段，相邻两个计数点之间还有4个点未画出已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz。 ①计算在打下C点时小车的瞬时速度为vC= m/s，小车运动的加速度大小为a= m/s2（计算结果保留两位有效数字）； ②如果当时电网中交变电流的频率稍有减小，频率从50Hz变成了40Hz，而做实验的同学并不知道，仍按照50Hz进行数据处理，那么速度的测量值与实际值相比 （选填；“偏大”、“偏小”或“不变”）。 【答案】 乙 A 0.42 0.39 偏大 【解析】（1）[1]图中甲是电磁打点计时器，乙是电火花计时器；某实验小组决定使用电火花计时器，则应选用图中的乙。 （2）[2]实验时，为了充分利用纸带，减小误差，应先接通电源，后让纸带运动。 故选A。 （3）①[3]已知打点计时器使用的交流电频率为，相邻两个计数点之间还有4个点未画出，则相邻两计数点的时间间隔为 根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，则打下C点时小车的瞬时速度为 [4]根据逐差法可得，小车加速度为 ②[5] 如果当时电网中交变电流的频率从50Hz变成了40Hz，则实际打点时间变大，相邻两计数点间的时间间隔变大，而做实验的同学并不知道，仍按照50Hz进行数据处理，则代入计算的时间间隔偏小，使得速度的测量值与实际值相比偏大。 8．（1）用气垫导轨和数字计时器能更精确地测量物体的瞬时速度。如图甲所示，滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门，配套的数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门的时间为，通过第二个光电门的时间为，已知遮光板的宽度为，滑块通过第二个光电门的速度大小为 m/s（保留两位有效数字）。 （2）为了监控车辆是否超速，交通部门常用测速仪来检测。测速原理如图乙所示，测速仪前后两次发出并接收超声波信号，再根据两次信号的时间差，测出被测车辆的速度。如果某次检测一辆匀速运动的汽车的车速时，第一次从发出至收到超声波信号用了0.3s，第二次从发出至收到超声波信号用了0.6s，两次信号发出的时间间隔是1.55s，则测得汽车的速度为 m/s（假设超声波的速度为340m/s，且大小保持不变） 【答案】 0.27 30 【解析】（1）[1]滑块通过第二个光电门的速度大小为 （2）[2]由于第一次从发出至接到超声波信号用了0.3秒，测速仪第一次发出的超声波到达汽车处所用的时间为 测速仪第一次发出的信号从汽车处返回到测速仪时，汽车距测速仪 由于第二次从发出至接受到超声波信号用了0.6秒，测速仪第二次发出超声波到达汽车处所用的时间为 第二次发出的信号从汽车处返回到测速仪时，汽车距测速仪 因此汽车在两次与信号相遇的过程中，行驶了 这51m共用了 所以汽车的车速为 9．频闪照相就是在同一张底片上，每经过一定时间曝光一次，也就是拍照一次，在一段时间内连续多次曝光，从而记录下同一物体运动轨迹的一种照相方法。这种方法常被用于研究物体的运动过程。如图甲、乙两图由相同的频闪照相机拍摄，请从图片分析两物体的运动情况。 【答案】见解析 【解析】甲图中物体在相同的时间内发生的位移相同，说明甲做匀速直线运动。乙图中物体在相同的时间内发生的位移不同，如果物体是从左侧开始运动，由题图可知相同时间内发生的位移越来越大，则说明物体运动得越来越快；如果物体从右侧开始运动，则物体运动得越来越慢。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！11 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第二章 匀变速直线运动的研究 2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律 学习过打点计时器的工作原理后，你能否设计一套实验装置研究一辆小车速度的变化规律？ 1. 如图所示，若使用电火花计时器，应选用交流电源的电压为多少？ 2. 纸带上打出的点由密集到稀疏，说明小车速度如何变化？ 提示：220V 速度由大到小　 一、实验原理 1．利用纸带计算瞬时速度：以纸带上某点为中间时刻取一小段位移，用这段位移的平均速度表示这点的瞬时速度． 2．用v－t图像表示小车的运动情况：以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，用描点法画出小车的v－t图像，图线的倾斜程度表示加速度的大小，如果v－t图像是一条倾斜的直线，说明小车的速度是均匀变化的． 二、实验器材 打点计时器(带导线)、交变电源、纸带、一端带有定滑轮的长铝板、小车、细绳、槽码、刻度尺、复写纸、坐标纸． 三、进行实验 1．如图1所示，把一端带有定滑轮的长铝板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面．铝板上放一个可以左右移动的小车，小车一端连接穿过打点计时器的纸带，另一端连接绕过滑轮系有槽码的细绳． 图1 2．把小车停在靠近(选填“靠近”或“远离”)打点计时器的位置．先启动打点计时器，后放开小车(选填“启动打点计时器”或“放开小车”)，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一行小点．随后，立即关闭电源． 3．换上新纸带，并增减所挂槽码(或在小车上放置重物)，再做两次实验． 四、数据记录 1．采集数据 舍掉纸带开头一些过于密集的点，找一个适当的点作为计时起点．可选择相隔0.1 s(或更短)的若干计数点进行测量． 如图2所示，先测量出各个计数点到计时起点的距离：x1、x2、x3、x4、x5…，再计算出相邻的两个计数点间的距离：Δx1＝x1，Δx2＝x2－x1，Δx3＝x3－x2，Δx4＝x4－x3，Δx5＝x5－x4，…，填入自己设计的表中． 图2 2．求解并记录各计数点的瞬时速度 (1)各计数点对应的瞬时速度用平均速度来代替，即v1＝，v2＝，… T为相邻两个计数点间的时间间隔，若交变电源频率为50 Hz，每5个点取一个计数点(中间隔4个点)，则T＝0.1 s. (2)设计表格并记录相关数据 位置编号 0 1 2 3 4 5 6 … 时间t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 v1/(m·s－1) v2/(m·s－1) v3/(m·s－1) … 五、数据分析 1．在坐标纸上建立直角坐标系，横轴表示时间，纵轴表示速度，并根据表格中的数据在坐标系中描点． 2.画一条直线，让这条直线通过尽可能多的点，不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，偏差比较大的点忽略不计，如图3所示． 图3 3．观察所得到的直线，分析物体的速度随时间的变化规律． 4．根据所画v－t图像求出小车运动的加速度a＝. 六、注意事项 1．开始放开小车时，应使小车靠近(选填“靠近”或“远离”)打点计时器． 2．先启动打点计时器，等打点稳定后，再放开小车(选填“启动打点计时器”或“放开小车”)． 3．打点完毕，立即关闭电源． 4．选取一条点迹清晰的纸带，舍掉开头点迹密集部分，选取适当的计数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的时间间隔T等于多少． 5．不要分段测量各段距离，应尽可能地一次测量完毕(可统一量出各计数点到计时起点的距离)． 6．在坐标纸上画v－t图像时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图像大致布满坐标纸． 例题1. “用打点计时器测量小车的瞬时速度”实验的主要装置如图所示。 (1)打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上正常工作时，每隔 （填“0.02”或“0.1”）s打一次点； (2)按照操作规范，实验时应将小车靠近打点计时器，然后 （填“A”或“B”）。 A．先接通电源，后释放小车    B．先释放小车，后接通电源 【答案】(1)0.02 (2)A 【解析】（1）打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上正常工作时，每隔 打一次点； （2）为了充分利用纸带，实验时应将小车靠近打点计时器，然后先接通电源，后释放小车。 故选A。 对点训练1. 在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中： (1)乙图的打点计时器工作电压为 （填“交流”或“直流”） V。若提供的实验器材中同时有甲乙两图所示的打点计时器，优先选用 图（填“甲”或“乙”）； (2)下列操作中正确的有______； A．打点计时器应安装在长木板的有滑轮一端 B．在释放小车前，小车要靠近打点计时器 C．应先接通电源，后释放小车 D．两相邻测量点间的时间间隔必须是0.1s E．用图线处理数据时，必须用平滑的曲线连接所有的点 (3)小明同学在实验中得到了几条较为理想的纸带，已在每条纸带上每5个点取一个计数点，依打点先后编为、、、、。由于不小心，纸带被撕断了，如图所示。请根据给出的、、、四段纸带回答：在、、三段纸带中选出从纸带上撕下的那段应该是（    ） A． B． C． D． (4)小兰同学打出的一条纸带如图所示，、、、、为在纸带上所选的计数点，相邻计数点间的时间间隔为。则实验时纸带的 端是和小车相连的。（选填“左”或“右”）；打点计时器打下点时小车的速度大小为 。（结果保留小数点后一位） 【答案】(1) 交流 220 乙 (2)BC (3)C (4) 左 1.5 【解析】（1）[1][2][3]乙图为电火花计时器，所用电压为的交流电压，电火花计时器相较于电磁打点计时器阻力小，所以优先选用电火花计时器。 （2）A．打点计时器应安装在长木板没有滑轮的一端，故A错误； B．在释放小车前，小车要靠近打点计时器，故B正确； C．应先接通电源，待打点稳定后释放小车，故C正确； D．两相邻测量点间的时间间隔可根据实际情况选取，故D错误； E．用图线处理数据时，误差较大的点应当舍去。故E错误。 故选BC。 （3）根据逐差公式可得 将、代入可得 故选C。 （4）[1]因为小车速度增大，所以纸带的左端与小车相连。 [2] 打下C点时小车的速度大小 例题2. 电火花打点计时器是测量时间的仪器，其工作电压为 V，电源频率是50Hz，它每隔 s打一次点，在测定匀变速直线运动加速度实验中，某次实验纸带的记录如图所示，纸带上O、A、B、C、D、E、F、G为计数点，每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，O到各点距离由图可知。则在打C点时纸带的速度为 m/s（保留两位有效数字），纸带的加速度等于 m/s2。（保留两位有效数字） 【答案】 220 0.02 0.33 0.75 【解析】[1][2]电火花打点计时器是测量时间的仪器，其工作电压为220V, 电源频率是50Hz，它每隔0.02s打一次点。 [3]每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，则相邻计数点的时间间隔为 根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，则在打C点时纸带的速度为 [4]根据逐差法可知，纸带的加速度为 对点训练2. 打点计时器是高中物理实验常用的器材。 (1)图中的实验器材是 （选填“电火花计时器”或“电磁打点计时器”），该计时器使用 （选填“直流”或“交流”）电源，每隔 s（选填“0.02”或“0.1”）打一个点。 (2)下列实验需要用到打点计时器的是______（多选）。 A．探究小车速度随时间变化的规律 B．探究两个互成角度的力的合成规律 C．探究加速度与力、质量的关系 D．探究胡克定律 (3)如图所示是打点计时器打出的一条纸带，可以用AC之间的平均速度表示B点的 ，并且A、C两点离B点越近，算出的平均速度越 （填“接近”或“远离”）B点的瞬时速度。 【答案】(1) 电火花计时器 交流 0.02 (2)AC (3) 瞬时速度 接近 【解析】（1）[1][2][3]图中的实验器材是电火花计时器，该计时器使用交流电源，交流电频率为，即每隔打一个点。 （2）A．探究小车速度随时间变化的规律，需要通过打点计时器打出的纸带来确定物体运动的速度，故A符合题意； BD．探究两个互成角度的力的合成规律和探究胡克定律的实验不需要打点计时器，故BD不符合题意； C．探究加速度与力、质量的关系，需要通过打点计时器打出的纸带来确定物体运动的加速度，故C符合题意； 故选AC。 （3）[1][2]由极限法可知，可以用AC之间的平均速度表示B点的瞬时速度，并且A、C两点离B点越近，算出的平均速度越接近B点的瞬时速度。 一、数据处理的规范要求 1．处理纸带时，一定要分清计时点和计数点，搞清计数点之间的时间间隔T. 2．明确坐标轴的意义并选取合适标度，既要把数据标注在坐标系中，又要匀称直观，合理分布，大小适中． 3．如果坐标系中的数据点大致落在一条直线上，作图线时应使尽可能多的点落在直线上，不在直线上的点应均匀分布在直线两侧；如果图线是曲线，要用平滑的曲线连接各点． 例题3. 某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行探究。物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图所示。已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出。用刻度尺测出AB＝1.20cm、BC＝1.95cm、CD＝2.70cm、DE＝3.45cm。在A、B、C、D、E五个点中，打点计时器最先打出的是 点；在打出B点时物块的速度大小为 m/s；物块下滑的加速度大小为 （结果均保留两位有效数字）。 【答案】 A 0.16 0.75 【解析】[1] 根据题述，物块加速下滑，在A、B、C、D、E五个点中，打点计时器最先打出的是A点 [2] 两个相邻计数点之间的时间间隔为 根据做匀变速直线运动的质点在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度可得，打出B点时物块的速度大小为 [3] 由逐差法可得 代入数据解得 对点训练3. 如图甲所示的实验装置“测量小车做直线运动的瞬时速度”，完成下列相关内容： (1)下列实验要求或操作，正确的有__________（填正确答案标号） A．必须使用交流电源 B．钩码质量必须远小于小车质量 C．必须倾斜长木板以平衡小车所受到的阻力 D．小车应靠近打点计时器释放 E．先接通电源，再释放小车 (2)图乙是某次实验中一条纸带上截取的一段，在连续打出的点上依次标记a、b、c、d四个点，则c点的读数为 cm。已知打点计时器每隔0.02s打一个点，则在打下c点时，小车的瞬时速度为 m/s（计算结果保留3位有效数字） 【答案】(1)ADE (2) 7.40 0.625 【解析】（1）A．根据打点计时器的工作原理可知实验装置需要使用交流电源。故A正确； BC．在“测量小车做直线运动的瞬时速度”的实验中不需要平衡摩擦力，也不需要考虑绳上的拉力是否近似等于重力，所以不需要钩码质量远小于小车质量。故BC错误； D．为了能多打出一些点便于数据处理，小车释放前应靠近打点计时器。故D正确； E．实验中应先接通电源，再释放小车。故E正确。 故选ADE。 （2）[1]根据刻度尺的读数规则，应估读到最小分度值的下一位，故c点的读数为。 [2]近似取相邻两计数点的间平均速度代替该时间中点的瞬时速度，距离越小时瞬时速度测量越准确，即在打下c点时，小车的瞬时速度为 二、利用光电门测速度、利用频闪照相技术测速度 例题4. 采用光电门传感器测量时，实验装置如图（a）所示，光电门传感器固定在导轨上，使固定有挡光片的小车沿倾斜导轨下滑。更换宽度不同的挡光片，每次由同一位置静止释放小车，将挡光时间记录在表格内。其中挡光时间最短的应是序号 ，平均速度最小的应是序号 ，挡光片前缘经过光电门时的瞬时速度最接近序号 的平均速度。 实验序号 1 2 3 4 挡光片宽度 6 4 2 1 挡光时间 平均速度 【答案】 4 4 4 【解析】[1][2][3]序号4挡光片宽度最窄，可知其中挡光时间最短的应是序号4；小车做匀加速运动，根据 平均速度最小的应是序号4；挡光片通过光电门的时间越短，测得的平均速度越接近挡光片前缘经过光电门时的瞬时速度，则挡光片前缘经过光电门时的瞬时速度最接近序号4的平均速度。 对点训练4. 如图所示为某辆赛车（车身长约2.3m）启动过程的频闪照片，该赛车从赛道的起点处由静止开始出发，同时，照相机开始拍照如图甲，以后赛车按规律沿直线向右运动的过程中照相机每隔0.20s曝光一次，当赛车运动到D点时的频闪照片如图乙，仔细观察分析照片，问： （1）赛车从起点到D点是否做匀速直线运动？答： （填“是”或“否”） （2）赛车从从起点到D点的平均速度为 m/s．（计算结果数值保留两位有效数字） 【答案】 否 25 【解析】（1）[1]两次曝光时间间隔相同，由图乙可知，车运动的位移越来越大，所以赛车从起点到D点不是匀速直线运动。 （2）[2]由图乙可知，汽车的身长约2.3个单位，由题意知车身长约2.3m，赛车从起点到D点的位移是15个单位，所以这段时间内汽车的位移 照相机每隔0.20s曝光一次,由图乙可知，赛车从起点到D点的时间为 所以赛车从从起点到D点的平均速度为 一、实验题 1．如图所示是实验室中两种常见的打点计时器。图甲中打点计时器是使用 （填“交流”或“直流”）电源，图乙中打点计时器正常工作时电压为 ，接50Hz交流电工作时，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出，则相邻两个点的时间间隔为 。 【答案】 交流 220 0.1 【解析】[1][2]图甲中打点计时器是使用交流电源，图乙是电火花打点计时器，正常工作时电压为220V； [3]接50Hz交流电工作时，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出，则相邻两个点的时间间隔为 T=5×0.02s=0.1s。 2．某同学在做“测量直线运动物体的瞬时速度”的实验中，从打下的若干纸带中选出了如图所示的一条纸带，已知电火花打点计时器使用的电源频率为50Hz，每两个相邻计数点间有四个点没有画出，各计数点到0点的距离如纸带上所示。 （1）为了达到实验的目的，除了有电火花计时器、纸带、小车、细绳、导线、交流电源、小木块、长木板外，下列仪器还需要 。 A．刻度尺    B．铁架台    C．秒表    D．天平 （2）根据纸带提供的信息，小华同学已经计算出了打下1、2、3、4、6这五个计数点对应的速度，请你帮助他计算出计数点5对应小车的速度 m/s（结果保留2位有效数字）。 （3）以速度v为纵轴、时间t为横轴在坐标纸上建立直角坐标系，根据表中的v、t数据，请在答题卡上的坐标系中描点，并作出小车运动的v-t图像 。 计数点 1 2 3 4 5 6 t/s 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.36 0.40 0.44 0.49 0.57 （4）根据v-t图像可知，小车运动的加速度大小为 （结果保留2位有效数字）。 【答案】 A 0.53 0.42/0.40/0.41/0.43/0.44 【解析】（1）[1]A．实验中需要刻度尺测量纸带上点的间距，故A符合题意； B．本实验不是探究落体运动规律，不需要铁架台，故B不符合题意； C．打点计时器本身具有计时功能，不需要秒表，故C不符合题意； D．本实验探究运动学规律，不需要测量质量，故D不符合题意。 故选A。 （2）[2]由题意可知，相邻两计数点间的时间间隔为 打下计数点5时小车的速度为 （3）[3]如图所示 （4）[4]v-t图像的斜率表示加速度，所以小车运动的加速度大小为 3．在做《探究小车速度随时间变化的规律》的实验中： （1）要用到打点计时器，打点计时器是一种计时仪器，其电源频率为50Hz，常用的电火花计时器使用的是 电源（填“直流”或“交流”），它们是每隔 s打一个点。 （2）关于用打点计时器探究小车速度随时间变化规律的实验，下列说法中正确的是( ) A．打点计时器应固定在长木板上，且靠近滑轮一端 B．开始实验时小车应远离打点计时器一端 C．应先接通电源，再释放小车 D．打点完毕，应立即关闭电源 （3）某同学用打点计时器做匀变速直线运动实验。下图是他获得的一条纸带，A、B、C、D是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点（即五个间隔）没有画出，则每两个相邻计数点间的时间间隔T＝ s，从图中读出A、B两点间距s＝ cm。C点对应的速度是 m/s，纸带运动的加速度是 m/s2。（计算结果保留两位有效数字）。 【答案】 交流 0.02 CD/DC 0.10 0.70 0.10 0.20 【解析】（1）[1][2]要用到打点计时器，打点计时器是一种计时仪器，其电源频率为50Hz，常用的电火花计时器使用的是交流，它们是每隔 T0=0.02s 打一个点。 （2）[3]A．打点计时器应固定在长木板上，在远离滑轮的另一端，故A错误； BC．实验中为了在纸带上打出更多的点，提高纸带的利用效率，具体操作中要求小车应靠近打点计时器一端，先接通电源后释放小车，故B错误，C正确； D．打点完毕，为了保护打点计时器和节约能源，应立即关闭电源，故D正确。 故选CD。 （3）[4][5]每两个相邻计数点间的时间间隔 T=0.10s 图中读出A、B两点间距 s＝0.70cm [6]C点对应的速度是 [7]根据 纸带运动的加速度是 4．用电火花计时器研究勾变速直线运动的实验中，某同学打出了如图所示的一条纸带。 （1）电火花计时器使用的是 V的 （填“直流”或“交变”）电源，计时器打点的时间间隔为 0.02 s，每隔4 个点取1个计数点依次得到了O、A、B、C、D 几个计数点； （2）小车由静止开始运动，则纸带的 （填“左”或“右”）端与小车相连； （3）用刻度尺量得OA=1.20cm，OB=2.80cm，OC=4.80cm，OD=7.20cm，打B点时纸带的速度大小为 m/s，纸带运动的加速度大小为 m/s2； （4）如果当时交变电流的频率变大，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值比实际值 （选填“偏大”或“偏小”）；如果当时电网中交变电流的电压变成210V，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）； （5）关于打点计时器的使用，下列说法正确的是 A．电磁打点计时器使用的是8V的直流电源 B．在测量物体速度时，先接通打点计时器的电源，后让物体运动 C．使用的电源频率越高，打点的时间间隔越小 D．电源的电压越高，打点的时间间隔就越小 【答案】 220 交变 左 0.18 0.40 偏小 不变 BC/CB 【解析】（1）[1][2]电火花计时器使用的是220 V的交变电源。 （2）[3]小车由静止开始运动，则纸带随小车做加速运动，相同时间内通过的位移越来越多，则纸带的左端与小车相连。 （3）[4]计时器打点的时间间隔为 0.02 s，每隔4 个点取1个计数点，则相邻计数点的时间间隔为 根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，则打B点时纸带的速度大小为 [5]根据逐差法可得，纸带运动的加速度大小为 （4）[6][7]如果当时交变电流的频率变大，则打点周期变小，而做实验的同学并不知道，则代入计算的时间偏大，那么加速度的测量值比实际值偏小；如果当时际值电网中交变电流的电压变成210V，而做实验的同学并不知道那么加速度的测量值与实际值相比不变 （5）[8] A．电磁打点计时器使用的是8V的交流电源，故A错误； B．在测量物体速度时，先接通打点计时器的电源，后让物体运动，故B正确； CD．根据 可知使用的电源频率越高，打点的时间间隔越小；打点的时间间隔与电源的电压没有关系，故C正确，D错误。 故选BC。 5．如图所示，是某同学用电火花打点针时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出，打点计时器打点的频率f=50Hz，其中x1=7.71cm，x2=8.12cm，x3=8.54cm，x4=8.95cm，x5=9.36cm， x6=9.77cm。 （1）电火花打点计时器所用电源为 。 A．直流220V        B．直流8V        C．交流220V        D．交流8V （2）打下D点时小车的瞬时速度 （结果保留三位有效数字）。 （3）计算出小车的加速度 m/s2（结果保留两位有效数字）。 （4）若实际电源的频率大于50Hz，测得C点的速度 （填“偏大”或“偏小”）。 【答案】 C 0.875 0.412 偏小 【解析】（1）[1]电火花打点计时器所用电源为交流220V。 故选C。 （2）[2]纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出，则相邻计数点的时间间隔为 根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，则打下D点时小车的瞬时速度为 （3）[3]根据逐差法可得，小车的加速度为 （4）[4]若实际电源的频率大于50Hz，则实际打点周期小于，则代入计算的时间偏大，测得C点的速度偏小。 6．如图所示，某同学利用如图所示装置做“研究匀变速直线运动”的实验。 （1）其实验操作步骤如下，请将缺少的部分补全： a。按照实验装置，把打点计时器固定在长木板 的一端，接好电源； b。把一细绳系在小车上，细绳绕过滑轮，下端挂合适的钩码，纸带穿过打点计时器，固定在小车后面； c。把小车停在靠近打点计时器处，接通电源与释放纸带，这两个操作的先后顺序应当是 ； A．先接通电源，后释放纸带           B．先释放纸带，后接通电源 C．释放纸带的同时接通电源           D．先接通电源或先释放纸带都可以 d。小车运动一段时间后，关闭打点计时器，取下纸带； e。更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。 （2）由打点计时器（电源电压220V，频率50Hz）得到表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点间时间间隔为T（两相邻计数点间还有4个点未画出）。其中，，，，，，打A点时小车的瞬时速度大小是 m/s，计算小车运动的加速度的表达式为a＝ ，加速度大小是 m/s2。（计算结果均保留两位有效数字）；若实验中电网电压为200V，而实验者并不知道，则加速度的测量值和真实值相比 （填“偏大”“偏小”“不变”）。 【答案】 无滑轮 A 不变 【解析】（1）[1]打点计时器应固定在无滑轮的一端，接好电源； [2]把小车停在靠近打点计时器处，为更好地利用纸带，应先接通电源，再放开小车。 （2）[3][4][5][6]纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出，打点计时器打点的时间间隔 则相邻两个计数点间的时间间隔为 利用匀变速直线运动的推论得 由于相邻的计数点间的位移之差不等，故采用逐差法求解加速度。根据匀变速直线运动的推论公式 可以求出加速度的大小，得 为了更加准确的求解加速度，我们对三个加速度取平均值，得 小车运动的加速度计算表达式为 代入数据得 电网电压减小，不影响电源的频率，所以也不影响打点周期，则加速度的测量值和真实值相比不变。 7．在测量做直线运动物体的瞬时速度的实验中，实验室提供如图甲、乙两种打点计时器， （1）某实验小组决定使用电火花计时器，则应选用图中的 （选填“甲”或“乙”）计时器。 （2）接通打点计时器电源和让纸带开始运动，这两个操作之间的时间顺序关系是 。 A．先接通电源，后让纸带运动 B．先让纸带运动，再接通电源 C．让纸带运动的同时接通电源 D．先让纸带运动或先接通电源都可以 （3）一小车在重物牵引下拖着穿过打点计时器的纸带沿平直轨道加速运动。如图是打出的纸带的一段，相邻两个计数点之间还有4个点未画出已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz。 ①计算在打下C点时小车的瞬时速度为vC= m/s，小车运动的加速度大小为a= m/s2（计算结果保留两位有效数字）； ②如果当时电网中交变电流的频率稍有减小，频率从50Hz变成了40Hz，而做实验的同学并不知道，仍按照50Hz进行数据处理，那么速度的测量值与实际值相比 （选填；“偏大”、“偏小”或“不变”）。 【答案】 乙 A 0.42 0.39 偏大 【解析】（1）[1]图中甲是电磁打点计时器，乙是电火花计时器；某实验小组决定使用电火花计时器，则应选用图中的乙。 （2）[2]实验时，为了充分利用纸带，减小误差，应先接通电源，后让纸带运动。 故选A。 （3）①[3]已知打点计时器使用的交流电频率为，相邻两个计数点之间还有4个点未画出，则相邻两计数点的时间间隔为 根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，则打下C点时小车的瞬时速度为 [4]根据逐差法可得，小车加速度为 ②[5] 如果当时电网中交变电流的频率从50Hz变成了40Hz，则实际打点时间变大，相邻两计数点间的时间间隔变大，而做实验的同学并不知道，仍按照50Hz进行数据处理，则代入计算的时间间隔偏小，使得速度的测量值与实际值相比偏大。 8．（1）用气垫导轨和数字计时器能更精确地测量物体的瞬时速度。如图甲所示，滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门，配套的数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门的时间为，通过第二个光电门的时间为，已知遮光板的宽度为，滑块通过第二个光电门的速度大小为 m/s（保留两位有效数字）。 （2）为了监控车辆是否超速，交通部门常用测速仪来检测。测速原理如图乙所示，测速仪前后两次发出并接收超声波信号，再根据两次信号的时间差，测出被测车辆的速度。如果某次检测一辆匀速运动的汽车的车速时，第一次从发出至收到超声波信号用了0.3s，第二次从发出至收到超声波信号用了0.6s，两次信号发出的时间间隔是1.55s，则测得汽车的速度为 m/s（假设超声波的速度为340m/s，且大小保持不变） 【答案】 0.27 30 【解析】（1）[1]滑块通过第二个光电门的速度大小为 （2）[2]由于第一次从发出至接到超声波信号用了0.3秒，测速仪第一次发出的超声波到达汽车处所用的时间为 测速仪第一次发出的信号从汽车处返回到测速仪时，汽车距测速仪 由于第二次从发出至接受到超声波信号用了0.6秒，测速仪第二次发出超声波到达汽车处所用的时间为 第二次发出的信号从汽车处返回到测速仪时，汽车距测速仪 因此汽车在两次与信号相遇的过程中，行驶了 这51m共用了 所以汽车的车速为 9．频闪照相就是在同一张底片上，每经过一定时间曝光一次，也就是拍照一次，在一段时间内连续多次曝光，从而记录下同一物体运动轨迹的一种照相方法。这种方法常被用于研究物体的运动过程。如图甲、乙两图由相同的频闪照相机拍摄，请从图片分析两物体的运动情况。 【答案】见解析 【解析】甲图中物体在相同的时间内发生的位移相同，说明甲做匀速直线运动。乙图中物体在相同的时间内发生的位移不同，如果物体是从左侧开始运动，由题图可知相同时间内发生的位移越来越大，则说明物体运动得越来越快；如果物体从右侧开始运动，则物体运动得越来越慢。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！14 学科网（北京）股份有限公司 $$