探究小車速度隨時間變化的規(guī)律-【新教材】人教版高中物理必修講義

1.關于“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗，下列說法正確的是（）A．長木板一定要水平放置 B．為了減小誤差在紙帶上選計數(shù)點時應該每隔四個點取一個計數(shù)點 C．使用毫米刻度尺測量計數(shù)點間的距離時，要估讀到最小刻度的下一位 D．用v﹣t圖線處理數(shù)據時，所描圖線必須經過每一個點2．為了研究勻變速直線運動的速度隨時間的變化規(guī)律，某同學用打點計時器記錄了被小車拖動的紙帶的運動情況，如圖甲所示，在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個計數(shù)點。該同學根據紙帶上各個計數(shù)點間的距離，計算出打下B、C、D、E、F五個點時小車的瞬時速度，將B、C、D、E、F各個時刻的瞬時速度標在如圖乙所示的坐標紙上，并畫出了小車的瞬時速度隨時間變化的關系圖象，則下列說法正確的是（）A．該同學的研究過程體現(xiàn)了物理學研究的一般性過程，由實驗得出數(shù)據，再利用圖象分析數(shù)據，最后得出物理規(guī)律 B．從數(shù)學角度來看，圖中直線方程為y＝kx+b（其中y對應v，x對應t，b是縱軸截距對應v0，k對應加速度a），則速度與時間的關系就是v＝v0+at C．從數(shù)學角度來看，圖中直線方程為y＝kx（其中y對應v，x對應t，k對應加速度a），則速度與時間的關系就是v＝at D．作圖時，能夠讓大部分點落在上面的直線上更能體現(xiàn)小車的真實運動規(guī)律3．某同學利用光電門研究物體運動規(guī)律，求物體運動加速度，實驗裝置如圖甲所示。（1）首先他利用游標為50分度的游標卡尺測量了遮光條的寬度，其讀數(shù)如圖乙所示，則遮光條的寬度d為cm。（2）然后利用米尺測量出兩光電門之間的距離，如圖丙所示，則米尺的讀數(shù)x為cm。（3）組裝好實驗器材后，將滑塊由靜止釋放，在重錘的牽引下沿長木板做加速運動，經測量可知滑塊通過兩光電門時，遮光條的擋光時間分別為△t1＝×10﹣2s、△t2＝×10﹣2s，由以上可求得該滑塊做勻加速直線運動時的加速度大小為m/s2（結果保留兩位小數(shù)）。4．如圖甲所示，一條質量和厚度不計的紙帶，纏繞在直徑為d的定滑輪上，紙帶的下端懸掛一質量為m的重物。將重物由靜止釋放，滑輪將在紙帶帶動下轉動，紙帶和滑輪不打滑。為了分析滑輪轉動時角速度的變化情況，釋放重物前將紙帶先穿過一電火花計時器，計時器接在頻率為50Hz的交流電源上，通過研究紙帶的運動情況得到滑輪角速度的變化情況，如圖乙所示。圖丙為計時器打出的紙帶中的一段，在這一段上取了3個計數(shù)點A、B、C，相鄰兩個計數(shù)點間還有4個計時點未畫出，其中x1＝、x2＝。圖丁為使用20分度游標卡尺測量滑輪直徑的示意圖。（1）根據圖丁中游標卡尺的刻度，可得滑輪的直徑dcm；（2）根據圖丙中所給數(shù)據，可以求出打下B點時滑輪的角速度為rad/s；（結果保留三位有效數(shù)字）（3）根據圖丙中所給數(shù)據，可以求出重物下落的加速度為m/s2（結果保留三位有效數(shù)字）。5.在高架道路上，一般限速80km/h，為監(jiān)控車輛是否超速，設置了一些“電子警察”系統(tǒng)，其工作原理如圖所示，路面下相隔L埋設兩個傳感器線圈A和B，當有車輛經過線圈正上方時，傳感器能向數(shù)據采集器發(fā)出一個電信號：若有一輛汽車（在本題中可看做質點）勻速經過該路段，兩傳感器先后向數(shù)據采集器發(fā)送信號，時間間隔為△t，經微型計算機處理后得出該車的速度，若超速，則計算機將指令架設在路面上方的照相機C對汽車拍照，留下違章證據，根據以上信息，回答下列問題：（1）試寫出微型計算機計算汽車速度的表達式v＝．（2）若L＝5m，△t＝，則照相機將工作．（填“會”或“不會”）在研究勻變速直線運動規(guī)律的實驗中，小車在某一力的作用下做勻加速運動，圖為一次記錄小車運動情況的紙帶。圖中A、B、C、D、E為相鄰的計數(shù)點，相鄰計數(shù)點的時間間隔為T＝秒，則：（結果保留三位有效數(shù)字）（1）C點的瞬時速度大小為m/s。（2）運動小車的加速度大小為m/s2。6．某同學用圖甲所示的裝置做“研究勻變速直線運動”的實驗。已知打點計時所用交流電的頻率為50Hz．圖乙是實驗中打出的一段紙帶，截取其中部分紙帶，從O點開始每5個打點間隔取1個計數(shù)點，分別記為A、B、C、D，相鄰計數(shù)點間的距離已在圖中標出?；卮鹣铝袉栴}：（1）打點計時器打下計數(shù)點C時，求小車瞬時速度v的大小和小車的加速度α的大?。唬?）用（1）的方法可以計算出A、B、C、D等各點的速度大小，繪制成v﹣t圖象，如圖丙所示。我們可以用圖線與坐標軸圍成的“面積”求位移。試通過加速度的定義式，結合v﹣t圖象推導勻變速直線運動的位移公式x＝v0t+at2。（3）若把實驗裝置設想成如圖丁所示的模型：水平桌面上的小車，用輕繩跨過定滑驗使之與裝有砝碼的托盤相連，調整滑輪使輕繩與桌面平行。已知小車的質量為M，砝碼和托盤的總質量為m，重力加速度為g，不計摩擦阻力與空氣的阻力。根據牛頓第二定律，求細線作用于小車的拉力F；根據以上計算結果分析說明當滿足什么條件時，細線作用于小車的拉力F近似等于砝碼和托盤共同所受的重力mg？7．為了測定氣墊導軌上滑塊的加速度，滑塊上安裝了寬度為d＝的遮光板，如圖所示，滑塊在牽引力作用下先后勻加速通過兩個光電門，配套的數(shù)字毫秒計記錄了遮光板通過第一個光電門的時間為△t1＝，通過第二個光電門的時間為△t2＝，遮光板從開始遮住第一個光電門到開始遮住第二個光電門的時間為△t＝，求滑塊的加速度大小。如圖是利用位移傳感器測量速度的示意圖。這個系統(tǒng)有發(fā)射器A與接收器B組成，發(fā)射器A能夠發(fā)射紅外線和超聲波信號，接收器B可以接受紅外線和超聲波信號。發(fā)射器A固定在被測的運動物體上，接收器B固定在桌面上。測量時A向B同時發(fā)射一個紅外線脈沖和一個超聲波脈沖（即持續(xù)時間很短的一束紅外線和一束超聲波）。已知實驗時聲波傳播速度約為300m/s，紅外線的傳播速度約為×108m/s，（由于A、B距離近，紅外線傳播速度太快，紅外線的傳播時間可以忽略）請根據以上數(shù)據和下面表格數(shù)據回答下面的問題：紅外線接受時刻超聲波接受時刻（1）小車是靠近接收裝置還是遠離接收裝置？請說明理由。（2）估算小車在末的瞬時速度是多少？（3）若發(fā)射和接收裝置都安裝在C上，信號由C發(fā)出，經小車D反射后再由C接受，這樣只利用超聲波信號就可以測量小車速度了。若第一個信號發(fā)射時刻為末，經過接受到反饋信號；然后在第發(fā)射了第二個信號，再經過接受到反饋信號，請根據這4個數(shù)據計算小車的瞬時速率。

解析：探究小車速度隨時間的變化規(guī)律，小車運動即可，木板水平放置或傾斜放置均可，A錯誤；為了減小測量誤差，應每隔四個計時點取一個為計數(shù)點，B正確；使用毫米刻度尺測量計數(shù)點間的距離時，因為最小分度為1mm，必須估讀到最小分度的下一位，C正確；描繪小車的v﹣t圖像時，要描繪成一條平滑的曲線，讓盡量多的點均勻分布在圖象的兩邊，不要求所有的點都在圖象上，D錯誤。解析：該同學的研究過程體現(xiàn)了物理學研究的一般性過程，由實驗得出數(shù)據，再利用圖象分析數(shù)據，最后得出物理規(guī)律，A正確；從數(shù)學角度來看，圖中直線方程為y＝kx+b，（其中y對應v，x對應t，b是縱軸截距對應v0，k對應加速度a），注意圖線沒有經過原點（0，0），則速度時間關系為v＝v0+at．B正確，C錯誤；作圖時，能夠讓大部分點落在上面的直線上更能體現(xiàn)小車的真實運動規(guī)律，D正確。3.答案：（1）；（2）；（3）解析：（1）游標為50分度的游標卡尺，其精確度為，游標卡尺的主尺讀