2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律(练案)-【成才之路】2024-2025学年高中新课程物理必修第一册同步学习指导(人教版2019)

练案!2" 第二章"!!实验"探究小车速度随时间变化的规律 """ """""" """"" "" !!关于"探究小车速度随时间变化的规律#的实 验操作! ) ( 下列说法错误的是 $""% )!实验前应使拉小车的细线与长木板的板面 平行 *!在释放小车前!小车应停在靠近打点计时 器的地方 +!应先释放小车!再接通打点计时器的电源 ,!要在小车到达定滑轮前使小车停止运动 "!某同学用电磁打点计时器做"探究小车速度随 时间变化的规律#的实验& 他安装好实验器材 $示意图如图所示%!接好线后!准备打开电源 开关进行实验& 在他所组装的器材中!有三处 错误!请你指出并改正+ $!% "& $-% "& $/% "& #!同学们利用如图!所示装置做"探究小车速度 随时间变化的规律#实验& 请你完成下列有关 问题+ $!%实验室提供如图-甲'乙两种打点计时器! 某实验小组决定使用电火花计时器!则应 选用图中的""""$填"甲#或"乙#%计 时器& $-%另一实验小组使用的是电磁打点计时器! 图/中!接线正确的是""""$填"甲# 或"乙#%& $/%如图1所示为一条记录小车运动情况的纸 带!图中('0'$'%')为相邻的计数点$( 点为第一个点%!相邻计数点间的时间间 隔9;.!! :!由此计算各点的瞬时速度& 则# % ;/!0. >A:!# $ ;"""">A:!# 0 ; !!/4 >A:!在如图3所示坐标系中画出小 车的#=5图线!并根据图线求出小车的加 速度* ;""""& 将图线延长与纵轴相 交!交点纵坐标的物理意义为+ " "& $!在"探究小车速度随时间变化的规律#的实 验中+ $!%关于电磁打点计时器和电火花计时器!下 列说法正确的是""""& )!电磁打点计时器用的是直流电源!而电 火花计时器用的是交流电源 *!它们每隔.!.- :打一个点 +!它们的工作电压均为--. H的交流 ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 电源 *"'#* ,!使用它们计时时!必须先放开小车拖动 纸带!再立即接通电源 $-%如图甲所示是电火花计时器的示意图!其 工作时的基本步骤如下+ )!当小车即将滑过长木板时!及时关闭电 火花计时器 *!接通开关!听到放电声!放开小车拖动 纸带运动 +!将电火花计时器插头插入相应的电源 插座 ,!将纸带从墨粉纸盘下面穿过打点计 时器 上述步骤正确的顺序是""""& $按顺 序填写步骤编号% $/%打点计时器固定在斜面上某处!一小车拖着 穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下!如图 乙所示& 若工作电源的频率为3. BC!纸带 上打点如图丙所示!则打点计时器打(点 时小车的速度# ( ;"""">A:& $1%在计算出小车经过各计数点的瞬时速度 后!为了计算加速度!最合理的方法是 """"& )!根据任意两计数点的速度用公式* ; " # " 5 算出加速度 *!根据实验数据画出#=5图像!量取其倾 角 ! !由公式* ;I9( ! 求出加速度 +!根据实验数据画出#=5图像!由图像上 相距较远的两点所对应的速度'时间! 用公式* ;"# " 5 算出加速度 ,!根据实验数据画出#=5图像!由图像上 任意两点所对应的速度'时间!用公式 * ; " # " 5 算出加速度 %!做"探究小车速度随时间变化的规律#的 实验& $!%用一条纸带穿过计时 器!该同学发现有图甲 中的两种穿法!感到有 点犹豫& 你认为"" ""$选填")#或"*#% 的穿法效果更好& $-%完成实验后!小明用刻度尺测量纸带上各 点间的距离时如图乙所示!0点的读数是 """"%>!已知打点计时器每.!.- :打 一个点!则0点对应的速度# 0 ;"""" >A:$# 0 结果保留/位有效数字%& $/%某实验小组中的四位同学利用同一条纸 带的数据作#=5图像!分别作出了如下图 所示的四幅#=5图像!其中最规范的是 """"& ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! *''#* 时问内的位移差近似相等，考也误差原因后，可近做认为△x=:4.(1)B(2)CDBA(3)0.55(4)C 8 cm 解析：(1)电火花计时器是使用220V交流电源的计时仪器， (2)以题图中的x轴作为时间轴，以纸带的宽度表示相等的时 电磁打点计时器的工作电压为交流8V,当电源的频率为 问问隔T=0.1,每段纸带最上端中点对应轴上的速度用 50Hz时，它每隔0.02s打一个点，故A、C错误，B正确：使用 来素示每段时问的中问时刻的骑时速度，即。=宁，西此可 它们时必须先接通电派，再放开小车拖动纸带，故D错误。 (2)实验步聚要遵循先岁装器材后进行实验的原则进行。先 以用纸带的长度表示每小段时间的中间时刘的瞬时速度，将 将电火花计时器插头插入相应的电源插室，再将纸带从墨粉 纸带上端中点连接起来，可得到小车的「一【图像，如图所示。 (注意横轴和纵轴物理量的单位) 纸盘下面穿过打点计时器，然后接通开关，听到放电声，放开 小车施动纸带运动，小车御将通过长木板时，及时关闭电火花 410m,3) 61.5 计时器，即正确步骤的顺序是CDBA。 535 (3)小车缴加速直线运动，A点的瞬时速度可用A点前后两计 45.5 37.5 数点间的平均速度表示，故，=1.0+12)×10m 2×0.02s 30.5 22.5 =0.55m/s (4)在处理实验数据时，如乘只使用其中两个数据，可能会造 0 2345610) 成较大误差：也可以根据实验数据福出即-1图像，由图像上相 (3)利用图像的斜率可以求得小车的加速度a=8m/s2。 更较远的任意两点所对应的建度及时间，用公式口一出算出 练案[7] 加速度，误差较小，故A,D铝误，C正确：同一运动中，若图像 1.C实验前应使拉小车的细线与长木板的板面平行，故A说 纵坐标和横坐标的单位长度不同，图像与横轴的共角不同，所 法正确：在释放小车前，小车应靠近打点计时器，故B说法正 以不能用a=tan0求加速度，故B错误 确：实验时应先接通电源，待打点计时器打点稳定后再释放小 5.(1)B(2)3.001.35(3)A 车，故C说法错误：要在小车到达定滑轮前使小车停止运动， 解析：(1)纸带应穿过打点计时器的限位孔，压在复写纸下面， 故D说法正确 B穿法正确 2.(1)电压不应选2V,应选8V (2)由题图乙可知，B点的读数为：3.00cm,A,C之间的距离 (2)导线不应接直流输出，应接交流输出 为：xc=5.90cm-0.50cm=5.40m.根据速度均匀变化的 (3)小车不应放在靠近滑轮处，应放在靠近电磁打点计时器处 直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以 解析：电燕打点计时器使用的是交流电源，工作电压约为8V。 求出B点醉时建度的大小为：m=禁：5,4X0产 2T 2×0.02 m/s 同时为了使纸带充分利用，应该使小车嘉近电磁打点计时器， 而不是靠近滑轮。 =1.35m/5 3.(1)乙(2)乙(3)2.64见解析12.6m/82打A点时 (3)描绘图像时取坐标单位的时候不能随意，要使得大部分点 小车的速度 落在整个坐标区域中，描完点后，先大致地判断这些点是不是 解析：(1)电大花计时器利用电火花和墨粉打点，题图2中乙 在一条直线上，然后蹈一条直线，让这些点均匀地散落在这条 是电火花计时器，甲是电磁打点计时器。 直线的两侧，故A正确，B、C,D错误 (2)电磁打点计时器是使用交流电源的计时仪器，所以接线正 确的是题图3中的乙。 2.匀变速直线运动的速度与时间的关系 (3)打C点时小车的乘时速度等于BD段的平均速度，打C点 探究点1匀变速直线运动及”-t图像 时小车的瞬时速度e=(60.30-7.50)×102 m/s= 基础梳理 0.2 1.不变2.倾斜3.均匀增大均匀减小 2,64m/s。作出小车的：-1图像如图所示。由图线斜率可求 判断正误 得小车的加速度a==390-38m?=12.6m,将图 △ 0.2 (1)×(2)V(3)×(4)× 线延长与纵轴相交，交点纵坐标的物理意义是打A点时小车例：B。一‘图像的斜率表示加速度，根据图像可知，质点在 的速度。 0~2内做匀加速直线运动，在2~4s内做匀速直线运动，在 4m-8j 4一5s内做匀减速直线运动，在前5。内，加速度发生了改变， 因此在前58内质点做的不是匀变速直线运动，在0~28内 加速度桓定，质点做匀变速直线运动，A错误，B正确：3s末 质点的速度大小为4m/s,速度为正值，方向与规定的正方向 相同.C错误：-：图像的斜率表示加速度，根据图像可知，2 -4s内质点的加速度为0，质点做匀速直线运动，D带误。 0.1 0.20.3 跟踪训练1：B匀变速直线运动的-1图像是倾斜直线，A项 -263