高中物理人教必修一第.1課 探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化規(guī)律解析版

1、第2.1課 探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化規(guī)律一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.進(jìn)一步練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及利用紙帶求瞬時(shí)速度。2.探究小車(chē)速度隨時(shí)間的變化規(guī)律。3.會(huì)用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。二、實(shí)驗(yàn)原理1.瞬時(shí)速度的計(jì)算：各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度可用以該點(diǎn)為中間時(shí)刻的一段時(shí)間內(nèi)的平均速度來(lái)代替：vneq f(xnxn1,2T)。2.根據(jù)vt圖象判斷運(yùn)動(dòng)性質(zhì)：用描點(diǎn)法可作出小車(chē)的vt圖象，根據(jù)圖象的形狀可判斷小車(chē)的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。3.加速度的計(jì)算：利用vt圖象的斜率求出小車(chē)的加速度。三、實(shí)驗(yàn)器材電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（或電火花計(jì)時(shí)器）、復(fù)寫(xiě)紙、導(dǎo)線、一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板、小車(chē)、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、交流電源。四、實(shí)驗(yàn)步驟1.如圖所示，把

2、附有定滑輪的長(zhǎng)木板放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使定滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上沒(méi)有滑輪的一端，連接好電路。2.把一條細(xì)繩拴在小車(chē)上，使細(xì)繩跨過(guò)滑輪，下邊掛上鉤碼，把紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并把紙帶的一端固定在小車(chē)的后面。3.把小車(chē)停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，接通電源后，釋放小車(chē)，讓小車(chē)拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列小點(diǎn)，關(guān)閉電源。4.換上新的紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次。5.增減所掛鉤碼的個(gè)數(shù)，按以上步驟再做兩次實(shí)驗(yàn)。五、數(shù)據(jù)處理1.瞬時(shí)速度的計(jì)算（1）從幾條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶，舍掉開(kāi)始一些比較密集的點(diǎn)，在后面便于測(cè)量的地方找一個(gè)點(diǎn)，作為計(jì)數(shù)始點(diǎn)，以后依次每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，并標(biāo)明0、1

3、、2、3、4如圖所示。（2）依次測(cè)出01、02、03、04的距離x1、x2、x3、x4，填入表中。（3）1、2、3、4各點(diǎn)的瞬時(shí)速度分別為：v1eq f(x2,2T)、v2eq f(x3x1,2T)、v3eq f(x4x2,2T)、v4eq f(x5x3,2T)。將計(jì)算得出的各點(diǎn)的速度填入表中。（4）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，分析速度隨時(shí)間變化的規(guī)律。2.作出小車(chē)運(yùn)動(dòng)的vt圖象（1）定標(biāo)度、描點(diǎn)：坐標(biāo)軸的標(biāo)度選取要合理，應(yīng)使圖象大致分布在坐標(biāo)平面中央。描點(diǎn)時(shí)要用平行于兩坐標(biāo)軸的虛線標(biāo)明該點(diǎn)的位置坐標(biāo)。（所描的點(diǎn)一般用“”標(biāo)明）（2）連線：畫(huà)一條直線，讓這條直線通過(guò)盡可能多的點(diǎn)，不在線上的點(diǎn)均勻分布在直

4、線的兩側(cè)，偏差比較大的點(diǎn)忽略不計(jì)，如圖所示。（3）觀察所得到的直線，分析物體的速度隨時(shí)間的變化規(guī)律。3.求解加速度根據(jù)所畫(huà)vt圖象的斜率求出小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度aeq f(v,t)。六、誤差分析七、注意事項(xiàng)1.開(kāi)始釋放小車(chē)時(shí)，應(yīng)使小車(chē)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。2.先接通電源，等打點(diǎn)穩(wěn)定后，再釋放小車(chē)。3.打點(diǎn)完畢，應(yīng)立即斷開(kāi)電源。4.要防止鉤碼落地，避免小車(chē)跟滑輪相碰，在小車(chē)到達(dá)滑輪前及時(shí)用手按住。5.牽引小車(chē)的鉤碼個(gè)數(shù)要適當(dāng)，以免加速度過(guò)大而使紙帶上的點(diǎn)太少，或者加速度太小，而使各段位移差別不大，誤差增大。6.要區(qū)分打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的計(jì)時(shí)點(diǎn)和人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)，一般在紙帶上每隔四個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，即時(shí)間間

5、隔t0.1 s。7.在坐標(biāo)紙上畫(huà)vt圖象時(shí)，注意坐標(biāo)軸單位長(zhǎng)度的選取，應(yīng)使圖象盡量分布在較大的坐標(biāo)平面內(nèi)。考點(diǎn) v-t圖象和x-t圖象的比較一、vt圖像1.交點(diǎn)：與橫軸的交點(diǎn)表示質(zhì)點(diǎn)速度為零；兩條圖線的交點(diǎn)表示兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)速度相等2.點(diǎn)：表示物體的狀態(tài)，即表示某時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的速度3.線：表示物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，即表示質(zhì)點(diǎn)在某段時(shí)間內(nèi)速度的改變量；橫軸上方的圖線表示速度大于零。4.斜率：表示加速度5.面積：表示質(zhì)點(diǎn)通過(guò)的位移，t軸以上面積為正，t軸以下面積為負(fù)二、圖象1.交點(diǎn)：與橫軸的交點(diǎn)表示質(zhì)點(diǎn)回到出發(fā)點(diǎn)；兩條圖線的交點(diǎn)表示兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)相遇2.點(diǎn)：表示物體的狀態(tài)，即表示質(zhì)點(diǎn)在某時(shí)刻相對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)（位移為零）的位

6、置3.線：表示物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，即表示質(zhì)點(diǎn)在某段時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移橫軸上方的圖線表示位移大于零，斜向上的圖線表示速度大于零。4.斜率：表示速度5.面積：無(wú)意義【注意】無(wú)論vt圖像還是圖像中，圖像是直線還是曲線都表示物體做直線運(yùn)動(dòng)。1.在“探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，所需器材有：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（帶導(dǎo)線）、長(zhǎng)木板、紙帶、復(fù)寫(xiě)紙、小車(chē)、鉤碼、細(xì)線，此外還需（）中的器材.A.直流電源、天平及砝碼B.直流電源、毫米刻度尺C.交流電源、天平及砝碼D.交流電源、毫米刻度尺【答案】D【解析】在實(shí)驗(yàn)中無(wú)需測(cè)小車(chē)及重物質(zhì)量，故不用天平和砝碼；測(cè)量紙帶數(shù)據(jù)需要使用毫米刻度尺；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是交流電源.2.在“

7、探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，未啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，小車(chē)應(yīng)放置在（）A.靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器位置B.長(zhǎng)木板上的滑輪附近C.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與滑輪的中點(diǎn)處D.任意位置【答案】A【解析】打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)固定在長(zhǎng)木板上，在固定滑輪的另一端，為了在紙帶上打更多的點(diǎn)，開(kāi)始實(shí)驗(yàn)時(shí)小車(chē)應(yīng)放在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器一端，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤.3.如圖是某同學(xué)在做“探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)時(shí)打出的紙帶，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源頻率是50 Hz（周期是0.02 s），則：（）A.vCm/sB.vCm/sC.vCm/sD.vCm/s【答案】D【解析】打點(diǎn)周期為0.02 s，可知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.1 s，C點(diǎn)的瞬時(shí)

8、速度為：vCm/s，D正確. 4.（多選）在“探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，得到如下圖所示的紙帶，其中A、B、C、D、E、F、G為計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T(mén)，x1、x2、x3、x4、x5、x6分別為AB、BC、CD、DE、EF、FG間的位移，下列可用來(lái)計(jì)算打D點(diǎn)時(shí)小車(chē)速度的表達(dá)式是（）A.B.C.D.【答案】BC【解析】可用來(lái)計(jì)算打D點(diǎn)時(shí)小車(chē)速度的表達(dá)式有和，但比更準(zhǔn)確一些.5.（多選）“探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，如圖甲、乙兩個(gè)圖象為甲、乙兩位同學(xué)從實(shí)驗(yàn)中得到數(shù)據(jù)后畫(huà)出的小車(chē)運(yùn)動(dòng)的vt圖象.下列說(shuō)法正確的是（）A.甲的實(shí)驗(yàn)誤差比乙的實(shí)驗(yàn)誤差小B.甲的實(shí)驗(yàn)誤差比

9、乙的實(shí)驗(yàn)誤差大C.甲在實(shí)驗(yàn)中處理紙帶時(shí)沒(méi)有舍掉開(kāi)頭一些密集的點(diǎn)跡D.乙在實(shí)驗(yàn)中處理紙帶時(shí)沒(méi)有舍掉開(kāi)頭一些密集的點(diǎn)跡【答案】BC【解析】從圖象中可以看出乙圖上點(diǎn)幾乎都在一條直線上，而甲圖中有一些點(diǎn)偏離了直線，所以甲的實(shí)驗(yàn)誤差比乙的實(shí)驗(yàn)誤差大，B正確；甲圖中t0時(shí)速度為零，乙圖中t0時(shí)速度不為零，所以乙同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中處理紙帶時(shí)舍掉了開(kāi)頭一些密集的點(diǎn)跡，C正確.6.關(guān)于用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器“探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法中正確的是（）A.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)固定在長(zhǎng)木板上，且靠近滑輪一端B.開(kāi)始實(shí)驗(yàn)時(shí)小車(chē)應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器一端C.應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放小車(chē)D.牽引小車(chē)的鉤碼個(gè)數(shù)越多越好【答案】

10、BC【解析】打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)固定在長(zhǎng)木板上沒(méi)有滑輪的一端，A錯(cuò)誤；鉤碼個(gè)數(shù)太少，打點(diǎn)密集，鉤碼個(gè)數(shù)太多，打點(diǎn)太少，都會(huì)帶來(lái)實(shí)驗(yàn)誤差，D錯(cuò)誤.7.在探究“小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)操作以下實(shí)驗(yàn)步驟，其中錯(cuò)誤或遺漏的步驟有（遺漏步驟可編上序號(hào)G）_A.將小車(chē)安放至靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，先放開(kāi)小車(chē)，再接通電源B.將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在平板上沒(méi)有滑輪的一端，并接好電路C.把一條細(xì)繩拴在小車(chē)上，細(xì)繩跨過(guò)定滑輪，下面吊著適當(dāng)重的鉤碼D.取下紙帶E.將平板一端抬高，輕推小車(chē)，使小車(chē)能在平板上做勻速運(yùn)動(dòng)F.將紙帶固定在小車(chē)尾部，并穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔將以上步驟完善后寫(xiě)出合理的步驟順序_【答案】（1）步驟

11、A中應(yīng)先接通電源，再放開(kāi)小車(chē)（2）步驟D中取下紙帶前應(yīng)先斷開(kāi)電源（3）補(bǔ)充步驟G：換上新紙帶，重復(fù)三次實(shí)驗(yàn)；步驟順序BECFADG【解析】實(shí)驗(yàn)中，為保證紙帶上的打點(diǎn)范圍，充分利用紙帶，應(yīng)先接通電源，后放開(kāi)小車(chē).步驟A有錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)中為保護(hù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，打完紙帶應(yīng)立即關(guān)閉電源，步驟D有遺漏；為了處理數(shù)據(jù)時(shí)有可選擇性，實(shí)驗(yàn)應(yīng)重復(fù)打三條紙帶，應(yīng)補(bǔ)充該步驟.8.在“探究小車(chē)的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)操作過(guò)程中有以下實(shí)驗(yàn)步驟：A.拉住紙帶，將小車(chē)移至靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，先放開(kāi)紙帶，再接通電源；B.將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上，并連接好電路；C.把一條細(xì)繩拴在小車(chē)上，細(xì)繩跨過(guò)定滑輪，下邊吊著適當(dāng)重的

12、鉤碼，放手后看小車(chē)能否在木板上做平穩(wěn)的加速運(yùn)動(dòng)；D.取下紙帶；E.把一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使附有定滑輪的一端伸出桌面；F.將紙帶固定在小車(chē)尾部，并穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔；G.換上新紙帶，重復(fù)操作兩次.（1）其中有錯(cuò)誤的步驟是_；應(yīng)改正為_(kāi).（2）將改正后的步驟按合理的順序?qū)懺跈M線上：步驟順序?yàn)開(kāi).【答案】（1）A先接通電源，再放開(kāi)紙帶（D先斷開(kāi)電源再取下紙帶）（2）EBCFADG【解析】（1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在使用時(shí)，為了使打點(diǎn)穩(wěn)定，同時(shí)為了提高紙帶的利用率，使盡量多的點(diǎn)打在紙帶上，要應(yīng)先接通電源，再放開(kāi)紙帶，故A錯(cuò)誤.（2）本著先安裝器材，后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的思路，在該實(shí)驗(yàn)中，先固定長(zhǎng)木板，安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，準(zhǔn)備完畢開(kāi)始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，注意要先打點(diǎn)后釋放小車(chē)，做完一次實(shí)驗(yàn)要及時(shí)關(guān)閉電源，故正確的實(shí)驗(yàn)步驟是EBCFADG.9.在“探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”時(shí)，某同學(xué)根據(jù)所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)步驟：A.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上，連接好電路；B.把小車(chē)停放在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，接通電源后放開(kāi)小車(chē)；C.換上紙帶，重復(fù)三次，選擇一條理想的紙帶；D.把紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并把它的一端固定在小車(chē)車(chē)尾；E.斷開(kāi)電源，取下紙帶.（1）合理的實(shí)驗(yàn)順