第2章 1 实验：探究小车速度随时间变化的规律-【金版教程】2025-2026学年高中物理必修第一册作业与测评全书Word（人教版）

物理　必修·第一册[人教版]作业与测评 1.实验：探究小车速度随时间变化的规律 必备知识一　实验器材和操作 1．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中， (1)已领取的器材有：一端带有滑轮的长木板、槽码和小车、细线、电磁打点计时器，还需要的器材有________。 A．天平 B．低压交变电源 C．低压直流电源 D．停表 E．刻度尺 (2)某同学按照以下步骤进行操作： A．换上纸带重复做三次，选择一条较为理想的纸带； B．将电磁打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，接上电源； C．把小车停在靠近电磁打点计时器的地方，先启动电磁打点计时器，再放开小车； D．断开电源，取下纸带； E．把一条细线拴在小车前端，线跨过滑轮挂上槽码，把纸带固定在小车后端并让纸带穿过电磁打点计时器。 以上步骤合理的顺序是________(填步骤前的字母)。 答案：(1)BE　(2)BECDA 解析：(1)在本实验中，不需要测量槽码和小车的质量，因此不需要天平；电磁打点计时器使用的是低压交变电源，因此不需要低压直流电源；同时电磁打点计时器记录了小车的运动时间，因此不需要停表；测量计数点间的距离需要刻度尺。所以还需要的器材是：B、E。 (2)根据组装器材、进行实验、重复实验的顺序知，操作步骤的顺序为：BECDA。 必备知识二　数据处理和误差分析 2．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50 Hz)。 (1)相邻计数点间的时间间隔T＝________ s。 (2)根据纸带上各个测量点间的距离，某同学已将点1、2、4、5对应的瞬时速度进行了计算并填入表中，请你将点3对应的瞬时速度填入表中。 瞬时速度 v1 v2 v3 v4 v5 数值/(m·s－1) 0.165 0.214 0.314 0.363 (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。 (4)根据作出的v­t图像可以判断出，小车运动速度随时间的变化规律是________________。 答案：(1)0.1　(2)0.263　(3)图见解析 (4)速度随时间均匀增大 解析：(1)电源频率为50 Hz，相邻两计数点间有四个点未画出，则相邻两计数点间的时间间隔T＝5×＝0.1 s。 (2)根据瞬时速度的求法，选取包含点3在内的最短位移，即点2至点4的位移，则打点3时小车的瞬时速度大小为 v3＝＝＝0.263 m/s。 (3)根据题表中数据，作出v­t图像，如图所示。 (4)作出的v­t图像是倾斜直线，可以判断出，小车运动速度随时间的变化规律是速度随时间均匀增大。 [名师点拨]　(1)处理纸带时，要分清计时点和计数点，搞清相邻的两个计数点之间的时间间隔T。 (2)纸带上某点的瞬时速度近似等于以此为中间时刻的前、后相邻两点间的平均速度。 (3)作v­t图像时，注意坐标轴单位长度的选取，使v、t数据点尽量分布在整个坐标平面。 (4)作图时要先判断图像的大体走势，然后用平滑曲线(包括直线)“拟合”坐标系中的点，难以落在曲线上的点要大致均匀地分布在曲线两侧，偏离曲线较远的点应舍去。 1．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列说法正确的是(　　) A．分别逐个测出每两个相邻计数点间的距离，这样便于记录 B．为使测量更为严谨，应把打下的第一个点作为计时起点 C．为了便于测量，应舍掉开头一些过于密集的点，找一个适当的点当作计时起点 D．两相邻计数点间的时间间隔必须是0.1 s 答案：C 解析：为减小测量误差，测量每两个相邻计数点间的距离时，应该用毫米刻度尺的零刻度对准计时起点，依次读出各计数点对应的刻度值，然后逐一相减，得到每两个相邻计数点间距离的数值，故A错误；纸带上开始时打的点比较密集，点距过小，测量误差较大，故应舍去，找一个适当的点当作计时起点，故B错误，C正确；选取计数点，可减小测量距离过程所产生的误差，两相邻计数点间的时间间隔不一定取0.1 s，故D错误。 2．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列说法正确的是(　　) A．通过调节滑轮的高度，使小车、纸带、细绳和定滑轮上边缘在一条水平线上 B．坐标轴的单位长度越小越好 C．开始打点前要先接通电源后释放小车，打完点后要先断开电源后取纸带 D．槽码的质量越大越好 答案：C 解析：实验中调节滑轮的高度，使连接小车的细绳与长木板上表面平行，但不一定与纸带在一条水平线上，A错误；要适当地选取坐标轴的单位长度，使图像尽量分布满整个坐标平面，B错误；开始打点前要先接通电源后释放小车，打完点后要先断开电源后取纸带，C正确；槽码的质量要适中，不要太大也不要太小，D错误。 3．某实验小组利用打点计时器探究物块速度随时间变化的规律，其中的四位同学利用同一条纸带分别作出了如图所示的四幅v­t图像，其中最规范的是(　　) 答案：A 解析：描绘图像时坐标单位长度的选取不能随意，要使得大部分点落在整个坐标区域中，故B、D都不规范；描完点后，先大致判断这些点是不是在同一直线上，若是，则画一直线，让点尽可能在线上，不在线上的点均匀散落在这条直线的两侧，故A规范，C不规范；所以最规范的是A。 4．用电磁打点计时器“研究匀变速直线运动”的实验中，打点计时器的工作频率为50 Hz，如图甲所示的是一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E、F、G为相邻的计数点，相邻计数点间还有四个点未画出。 (1)在实验中，使用打点计时器时应先________再________。(选填“释放纸带”或“接通电源”) (2)根据运动学有关公式可求得vB＝0.165 m/s，vC＝________ m/s，vD＝0.263 m/s，vE＝0.314 m/s，vF＝0.363 m/s。 (3)利用求得的数值在如图乙所示的坐标系中作出小车的v­t图线(以打A点时开始计时)。 (4)根据图线，打A点时小车的速度是________ m/s(结果保留三位有效数字)；小车运动的加速度a＝________ m/s2(结果保留两位有效数字)。 答案：(1)接通电源　释放纸带　(2)0.214 (3)图见解析　(4)0.114　0.50 解析：(1)为了能在长度有限的纸带上尽可能多地获取实验数据，应先接通电源，待打点计时器工作稳定后再释放纸带。 (2)由题意可知，相邻计数点间时间间隔T＝＝0.1 s，打C点时小车的瞬时速度等于打B、D两点间小车的平均速度，即vC＝＝ m/s＝0.214 m/s。 (3)由题意可知，0.1 s、0.2 s、0.3 s、0.4 s、0.5 s时刻分别对应vB、vC、vD、vE、vF，描点连线，使各点尽可能都在直线上，不能落在直线上的点大致均匀分布在直线两侧，图线如图所示。 (4)图线与纵轴交点的物理意义是开始计时时小车的速度，即小车在打点计时器打A点时的瞬时速度，为0.114 m/s。v­t图线的斜率表示加速度，则小车运动的加速度大小为a＝＝0.50 m/s2。 5．频闪摄影是研究变速运动常用的手段。在暗室中，照相机的快门处于常开状态，频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光，照亮运动物体，于是在同一张胶片上记录了物体在每个闪光时刻的位置。 如图甲所示是小球沿斜面滚下的频闪照片，照片中相邻小球影像间的时间间隔是0.1 s，这样便记录了小球运动的时间。小球运动的位移可以通过刻度尺读出。 (1)根据图甲数据计算出小球经过各位置时的速度如表格所示，请补充表格中缺失的内容。 时刻/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 位置/第n个影像 1 2 3 4 5 速度/(m·s－1) 0.8 1.0 1.4 (2)根据表格中的数据在如图乙坐标系中作出小球运动的v­t图像。 (3)小球运动的v­t图像与纵轴交点的纵坐标值，其物理意义是________________________________。 答案：(1)1.2　(2)图见解析 (3)小球经过第1个影像位置时的瞬时速度 解析：(1)小球经过第4个影像位置时的瞬时速度，可以用从第3个影像到第5个影像间的平均速度表示，从第3个影像到第5个影像间的位移为Δx＝40.0 cm－16.0 cm＝24.0 cm，则小球经过第4个影像位置时的瞬时速度v4＝＝＝1.2 m/s。 (2)描点连线，作出小球运动的v­t图像如图所示。 (3)小球运动的v­t图像与纵轴交点的纵坐标值，其物理意义是t＝0时刻小球的速度，即小球经过第1个影像位置时的瞬时速度。 利用光电门和数字计时器也可以做实验“探究滑块的速度随时间变化的规律”，实验装置如图所示。请完成填空。 (1)实验操作 a．测量并记录遮光条的宽度d； b．安装装置，调整滑轮高度，使连接滑块的细线与气垫导轨平行，细线下不悬挂槽码，开启气垫导轨气源，调整导轨水平使滑块静止在导轨上； c．细线下悬挂槽码，由静止释放滑块，使滑块向左加速运动，记录遮光条通过光电门1、光电门2的时间Δt0、Δt1，以及遮光条从开始遮住光电门1到开始遮住光电门2的时间t1； d．保持光电门1的位置不变，改变________________，________________释放滑块，使滑块向左加速运动，记录遮光条通过光电门2的时间Δt2，以及遮光条从开始遮住光电门1到开始遮住光电门2的时间t2； e．重复步骤d多次，测量Δt3、t3，…。 (2)数据处理 a．从滑块经过光电门1开始计时，计算出滑块在t1时刻的速度大小v1＝________，t2时刻的速度大小v2＝________，t3时刻的速度大小v3＝________，…。 b．作出滑块运动的v­t图像，分析滑块的速度随时间变化的规律。 答案：(1)光电门2的位置　从同一位置由静止 (2)　　 解析：(1)实验要探究滑块的速度随时间变化的规律，而利用题中所给实验装置释放滑块一次，只能测量滑块运动时间t的1个数据和遮光时间Δt的2个数据，所以需要保持光电门1的位置不变，改变光电门2的位置，使滑块重复同一运动，测得滑块运动时间t和遮光时间Δt的多组数据；为了使滑块重复同一运动，每次操作应该从同一位置由静止释放滑块，使滑块向左加速运动。 (2)从滑块经过光电门1开始计时，根据题意可知，t1、t2、t3，…时刻即依次改变光电门2的位置后滑块经过光电门2的时刻，根据光电门测瞬时速度的原理可知，滑块在t1时刻的速度大小v1＝，t2时刻的速度大小v2＝，t3时刻的速度大小v3＝。 8 学科网（北京）股份有限公司 $