高中物理 1.5 實(shí)驗 探究小車速度隨時間變化的規(guī)律 教科必修1

1.5實(shí)驗:探究小車速度隨時間變化的規(guī)律2023/2/3.1.打點(diǎn)計時器應(yīng)采用低壓交流電源，當(dāng)電源的頻率是50Hz時，每隔0.02s打下一個點(diǎn).2.若紙帶上打出的點(diǎn)跡如圖所示，任意一點(diǎn)B的瞬時速度，就等于包含該點(diǎn)在內(nèi)的一小段時間內(nèi)的平均速度，且時間越短這段時間內(nèi)的平均速度就越接近B的瞬時速度.即vB≈，且比更接近vB(后面的知識將告訴我們，如果物體的運(yùn)動滿足一定的條件，則就有vB=).2023/2/3.3.在v-t圖象中,圖線的斜率表示加速度a=.2023/2/3.1.實(shí)驗?zāi)康奶骄啃≤囁俣入S

變化的規(guī)律.2.實(shí)驗原理利用

打出的紙帶上記錄的數(shù)據(jù)，以確定小車速度隨時間變化的規(guī)律.3.實(shí)驗器材打點(diǎn)計時器、低壓

電源、紙帶、帶滑輪的長木板、小車、

、細(xì)線、復(fù)寫紙片、

.自我校對1.時間2.打點(diǎn)計時器3.交流鉤碼紙帶2023/2/3.1.在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實(shí)驗中，對于減小實(shí)驗誤差來說，下列方法中有益的是()A.選取計數(shù)點(diǎn)，把每打5個點(diǎn)的時間間隔作為一個時間段B.使小車運(yùn)動的加速度盡量小些C.舍去紙帶上密集的點(diǎn)，只利用點(diǎn)跡清晰、點(diǎn)間間隔適當(dāng)?shù)哪且徊糠诌M(jìn)行測量、計算D.選用各處平整程度、光滑程度相同的長木板進(jìn)行實(shí)驗【解析】選取計數(shù)點(diǎn)時，可把每打5個點(diǎn)的時間間隔作為一個時間段，利用點(diǎn)跡清晰、點(diǎn)間間隔適當(dāng)?shù)哪且徊糠诌M(jìn)行測量和計算可減小誤差，故A、C正確;選用各處平整程度、光滑程度相同的長木板進(jìn)行實(shí)驗，可以減小因加速度不均勻帶來的誤差，故D正確.【答案】ACD2023/2/3.2.關(guān)于“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實(shí)驗操作，下列說法中錯誤的是()A.長木板平放在實(shí)驗桌上B.在釋放小車前，小車應(yīng)緊靠在打點(diǎn)計時器上C.應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計時器開始打點(diǎn)后再釋放小車D.要在小車到達(dá)定滑輪前使小車停止運(yùn)動【解析】實(shí)驗過程中，長木板應(yīng)平放在實(shí)驗桌上，故A正確;在釋放小車前，小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計時器處，不能緊靠在打點(diǎn)計時器上，故B錯誤；應(yīng)先接通電源，后釋放小車，故C正確;不要讓小車碰到滑輪，故D正確。

【答案】B

3.在下列給出的器材中，選出“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實(shí)驗中所需的器材并填在橫線上（填序號）.①打點(diǎn)計時器②天平③低壓交流電源④低壓直流電源⑤細(xì)線和紙帶⑥鉤碼和小車⑦秒表⑧一端有滑輪的長木板⑨刻度尺選出的器材是

.2023/2/3.【答案】

①③⑤⑥⑧⑨使用打點(diǎn)計時器時,下列問題對實(shí)驗的影響是什么?(1)錯接在直流電源上,影響是

;(2)電源頻率不穩(wěn),影響是

;(3)振針壓得太緊,影響是

;(4)電源電壓不穩(wěn),影響是

;(5)振針過長,影響是

.(1)不會打點(diǎn);(2)打點(diǎn)間隔無規(guī)律,不總是每隔0.02s打一個點(diǎn),但紙帶上看不出,而實(shí)際上打點(diǎn)間隔已不是0.02s內(nèi)物體運(yùn)動的位移;(3)針與紙帶接觸時間過長,使“點(diǎn)”變成為“線”;(4)不影響打點(diǎn)的時間間隔,影響打點(diǎn)的清晰程度;(5)對紙帶的影響和振針壓得太緊相似,是間斷的直線.2023/2/3.實(shí)驗步驟1.把附有滑輪的長木板平放在實(shí)驗桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路.2.把一條細(xì)線拴在小車上，使細(xì)線跨過滑輪，下邊掛上合適的鉤碼.把紙帶穿過打點(diǎn)計時器，并把紙帶的一端固定在小車的后面.3.把小車停在靠近打點(diǎn)計時器處，接通電源后放開小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動，打點(diǎn)計時器就在紙帶上打下一行小點(diǎn)，隨后立即關(guān)閉電源.換上新紙帶，重復(fù)實(shí)驗三次.2023/2/3.4.從三條紙帶中選擇一條比較理想的，舍掉開始比較密集的點(diǎn)跡，在后邊便于測量的地方找一個點(diǎn)做計時起點(diǎn).為了測量方便和減少誤差，通常不用每打一次點(diǎn)的時間作為時間的單位，而用每打五次點(diǎn)的時間作為時間的單位，即T=0.02s×5=0.1s.在選好的計時起點(diǎn)下面標(biāo)明A，在第6點(diǎn)下面標(biāo)明B，在第11點(diǎn)下面標(biāo)明C……，點(diǎn)A、B、C……叫做計數(shù)點(diǎn)，兩個相鄰計數(shù)點(diǎn)間的距離分別是x1、x2、x3……5.利用第一章方法得出各計數(shù)點(diǎn)的瞬時速度填入下表：位置ABCDEFGt(s)00.10.20.30.40.50.6v(m/s)2023/2/3.6.以速度v為縱軸，時間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在直角坐標(biāo)系中描點(diǎn).7.通過觀察思考，找出這些點(diǎn)的分布規(guī)律.注意事項1.開始釋放小車時，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計時器.2.先接通電源使計時器工作后再放開小車，當(dāng)小車停止運(yùn)動時及時斷開電源.3.要防止鉤碼落地和小車與滑輪相撞，當(dāng)小車到達(dá)滑輪前及時用手按住.4.牽引小車的鉤碼個數(shù)要適當(dāng)，以免加速度過大而使紙帶上的點(diǎn)太少，或者加速度太小而使各段位移差別不大，從而使誤差增大.加速度的大小以能在60cm長的紙帶上清楚地取得六七個計數(shù)點(diǎn)為宜.5.要區(qū)別計時器打出的點(diǎn)和人為選取的計數(shù)點(diǎn).一般在紙帶上每5個點(diǎn)取一個計數(shù)點(diǎn)，間隔為0.1s.2023/2/3.6.作v-t圖象時,應(yīng)讓圖線連接盡可能多的點(diǎn),不能連接的點(diǎn)應(yīng)大致分布在圖線的兩側(cè).例1了解實(shí)驗儀器的結(jié)構(gòu)、工作原理和工作條件是保證實(shí)驗成功的前提，通過對實(shí)驗儀器的觀察，掌握新儀器的使用方法，也是一種重要的實(shí)驗?zāi)芰?使用電火花計時器來分析物體運(yùn)動情況的實(shí)驗中：(1)在如下實(shí)驗步驟中，正確合理的排列順序為

.A.把電火花計時器固定在桌子上B.安好紙帶C.松開紙帶讓物體帶著紙帶運(yùn)動D.接通220V交流電源E.按下脈沖輸出開關(guān)，進(jìn)行打點(diǎn)(2)在安放紙帶時，要檢查墨粉紙盤是否已經(jīng)正確地套在

，還要檢查

是否夾在兩條紙帶之間.2023/2/3.【解析】(1)合理的順序應(yīng)為ABDEC.(2)墨粉紙盤應(yīng)套在紙盤軸上，目的是使它可以轉(zhuǎn)動，均勻地被利用.使墨粉紙盤夾在兩條紙帶之間，目的是使墨粉紙盤可以更好地轉(zhuǎn)動.【點(diǎn)評】使用電火花計時器實(shí)驗的操作步驟和打點(diǎn)計時器是相似的，但電火花打點(diǎn)計時器具有打點(diǎn)清晰、實(shí)驗誤差小的優(yōu)點(diǎn).例2實(shí)驗中算出小車經(jīng)過各計數(shù)點(diǎn)的瞬時速度如下表.計數(shù)點(diǎn)序號123456計數(shù)點(diǎn)對應(yīng)的時刻（s）0.100.200.300.400.500.60通過計數(shù)點(diǎn)的速度（cm/s）44.062.081.0100.0110.0168.02023/2/3.為了計算加速度，合理的方法是()根據(jù)任意兩點(diǎn)的速度用公式a=算出加速度B.根據(jù)實(shí)驗數(shù)據(jù)畫出速度—時間圖象，量出其傾角，用公式求出加速度C.根據(jù)實(shí)驗數(shù)據(jù)畫出速度—時間圖象，由圖象上相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)所對應(yīng)的速度、時間用公式a=算出加速度D.依次算出通過連續(xù)兩計數(shù)點(diǎn)間的加速度，算出平均值作為小車的加速度【點(diǎn)撥】一個方案既成的實(shí)驗，系統(tǒng)誤差不可避免，但可以通過合理操作、有效處理數(shù)據(jù)減小偶然誤差.2023/2/3.【解析】方法A偶然誤差較大.方法D實(shí)際也是僅由始末兩個速度決定，偶然誤差也較大.只有利用實(shí)驗數(shù)據(jù)畫出對應(yīng)的速度—時間圖象，才可充分利用各次測量數(shù)據(jù)，減小偶然誤差.由于在物理圖象上，兩坐標(biāo)軸的分度大小往往是不相等的，不同的坐標(biāo)分度會得到不同的傾角，當(dāng)然a=tanθ的值也不一樣，所以B錯誤,C正確.【答案】C【點(diǎn)評】其實(shí)本實(shí)驗處理數(shù)據(jù)時除了作速度—時間圖象能充分利用實(shí)驗所有數(shù)據(jù)、減小偶然誤差外，還有一種方法也能做到這一點(diǎn)，就是在D選項上稍加修改：依次算出通過連續(xù)兩計數(shù)點(diǎn)間的加速度，但取點(diǎn)不能重復(fù).比如第一次取1、2兩點(diǎn)，第二次就取3、4兩點(diǎn)，第三次取5、6兩點(diǎn)，依次類推…….但總的來說圖象法較好，而且比較直觀，用圖象法還可以很容易找出偏離函數(shù)圖象太遠(yuǎn)的誤差較大的點(diǎn).2023/2/3.利用打點(diǎn)計時器研究小車的運(yùn)動規(guī)律時，得到一條紙帶如圖所示.從0點(diǎn)開始，按打點(diǎn)的時間順序，每隔4個點(diǎn)取一個計數(shù)點(diǎn)(或每5個點(diǎn)取一個計數(shù)點(diǎn))，依次取計數(shù)點(diǎn)0、1、2、3、4、5、6…用刻度尺測出相鄰計數(shù)點(diǎn)的間距：x1=1.20cm,x2=1.70cm，x3=2.18cm,x4=2.68cm，x5=3.19cm,x6=3.68cm.(1)求打點(diǎn)計時器打計數(shù)點(diǎn)1、2、3、4、5時小車的速度；(2)作出v-t圖象，求出小車的加速度.2023/2/3.【點(diǎn)撥】（1）在要求不太精確的情況下，一小段位移內(nèi)的平均速度可認(rèn)為是該段位移內(nèi)的一點(diǎn)的瞬時速度.(2)由v-t圖象的斜率可求加速度.【解析】確定相鄰計數(shù)點(diǎn)的時間間隔Δt=0.1s,利用vn=,求出各計數(shù)點(diǎn)的速度.利用這些數(shù)據(jù)作出v-t圖象，可以看出它是一條斜線，由此可知小車做勻變速直線運(yùn)動，斜線的斜率即小車做勻變速直線運(yùn)動的加速度.(1)v1=14.50cm/s,v2=19.40cm/s,v3=24.30cm/s,v4=29.35cm/s,v5=34.35cm/s.(2)圖象如圖所示，在圖象上取P、Q兩點(diǎn)，vP=9.50cm/s,vQ=39.30cm/s,tQ=0.6s.則2023/2/3.如圖所示，在做“探究小車的速度隨時間變化的規(guī)律”的實(shí)驗時，某同學(xué)得到一條用打點(diǎn)計時器打下的紙帶，并在其上取了A、B、C、D、E、F六個計數(shù)點(diǎn)(每相鄰兩個計數(shù)點(diǎn)間還有4個打點(diǎn)計時器打下的點(diǎn)，圖中沒有畫出)，打點(diǎn)計時器接的是50Hz的低壓交流電源.他將一把毫米刻度尺放在紙帶上，其零刻度和計數(shù)點(diǎn)A對齊.a=

cm/s2=49.67cm/s2.2023/2/3.(1)按照有效數(shù)字的讀數(shù)規(guī)則讀出相鄰計數(shù)點(diǎn)AB、BC、CD、DE、EF間的距離x1、x2、x3、x4、x5，它們依次為

cm、

cm、

cm、

cm、

cm.(2)由以上數(shù)據(jù)計算打點(diǎn)計時器在打B、C、D、E各點(diǎn)時，物體的瞬時速度vB、vC、vD、vE依次是

m/s、

m/s、

m/s、

m/s.(3)根據(jù)以上結(jié)果，計算該小車的加速度a=

.(4)根據(jù)(2)中得到的數(shù)據(jù)，試在下邊所給的坐標(biāo)系中，用作v-t圖象的方法，從圖象中求物體的加速度a.(要求標(biāo)明坐標(biāo)及其單位，單位大小要取得合適，使作圖和讀數(shù)方便，并盡量充分利用坐標(biāo)紙)2023/2/3.(5)根據(jù)圖象求紙帶上的A、F點(diǎn)所對應(yīng)的物體的瞬時速度vA=

m/s,vF=

m/s.【解析】

(1)由圖可讀出:x1=1.00cm,x2=1.40cm,x3=1.84cm,x4=2.26cm,x5=2.67cm.(2)由vt2=v可得:vB=

=0.120m/s,vC=

=0.162m/s,vD=

=0.205m/s,vE=

=0.247m/s.(3)a==0.42m/s2.(4)(5)vA=0.079m/s,vF=0.290m/s.2023/2/3.在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實(shí)驗中，對于紙帶上某點(diǎn)的瞬時速度的測定，只是從理論上分析，不考慮實(shí)際操作過程，錯誤地認(rèn)為時間取得越短結(jié)果越精確，導(dǎo)致理論與實(shí)際脫節(jié).【例】在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實(shí)驗中，關(guān)于紙帶上某點(diǎn)的瞬時速度的計算，下列說法中正確的是()A.取該點(diǎn)在內(nèi)的一小段時間內(nèi)的平均速度，這段時間越短越好B.取以該點(diǎn)為起點(diǎn)的一小段時間內(nèi)的平均速度，這段時間越短越好C.取以該點(diǎn)為終點(diǎn)的一小段時間內(nèi)的平均速度，這段時間越短越好2023/2/3.D.取該點(diǎn)在內(nèi)的一小段時間內(nèi)的平均速度，這段時間應(yīng)適當(dāng)短些，但不是越短越好【錯解】因為瞬時速度是物體在某一時刻或經(jīng)過某一位置時的速度，所以所取的時間越短，就越接近該點(diǎn)的瞬時速度，故A正確.【剖析】該題錯解的主要原因就是只從理論上分析，沒有考慮到實(shí)際的測量.而該實(shí)驗中測量的是位移，其位移越小則測量的相對誤差就越大，所以考慮問題要全面，既要考慮到理論，又要考慮到實(shí)際操作.【正解】因為在該實(shí)驗中，需要測量一段時間內(nèi)的位移，所用時間通過打點(diǎn)計時器測得，而位移要用刻度尺測量.如果時間很短，則測量位移的相對誤差就會很大，所以時間應(yīng)選取適當(dāng)，故D正確.2023/2/3..9、靜夜四無鄰，荒居舊業(yè)貧。。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、雨中黃葉樹，燈下白頭人。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:11:18PM11、以我獨(dú)沈久，愧君相見頻。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、故人江海別，幾度隔山川。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、乍見翻疑夢，相悲各問年。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國見青山。。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、比不了得就不比，得不到的就不要。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、行動出成果，工作出財富。。2023/2/32023/2/303February202317、做前，能夠環(huán)視四周；做時，你只能或者最好沿著以腳為起點(diǎn)的射線向前。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/39、沒有失敗，只有暫時停止成功！。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、很多事情努力了未必有結(jié)果，但是不努力卻什么改變也沒有。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:11:18PM11、成功就是日復(fù)一日那一點(diǎn)點(diǎn)小小努力的積累。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、世間成事，不求其絕對圓滿，留一份不足，可得無限完美。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、不知香積寺，數(shù)里入云峰。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、意志堅強(qiáng)的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、楚塞三湘接，荊門九派通。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、少年十五二十時，步行奪得胡馬騎。。2023/2/32023/2/303February202317、空山新雨后，天氣晚來秋。。2023/2/3