高中物理人教版第二章勻變速直線運動的研究

2．1實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律(10分鐘，10分)1．某同學(xué)要進行“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗，請在下列給出的實驗器材中選出本實驗中不需要的器材()A．秒表B．低壓直流電源C．刻度尺D．鉤碼和小車【答案】AB【解析】打點計時器應(yīng)使用低壓交流電源，也不要秒表測時間，故A、B對．2．如圖所示，兩條紙帶為同一打點計時器打出的紙帶．由紙帶可知()A．在打下計數(shù)點“0”至“5”的過程中，紙帶甲的平均速度比乙的大B．在打下計數(shù)點“0”至“5”的過程中，紙帶甲的平均速度比乙的小C．紙帶甲的加速度比乙的大D．紙帶甲的加速度比乙的小【答案】BD【解析】在打下計數(shù)點“0”至“5”的過程中，兩紙帶所用時間相同，但甲紙帶的位移小于乙紙帶的位移，故eq\o(v,\s\up6(－))甲<eq\o(v,\s\up6(－))乙，選項A錯，B對；相鄰計數(shù)點間所用時間相等，但乙紙帶的速度變化得更快，故a甲<a乙，選項C錯，D對．3．為了研究小車的運動，某同學(xué)用小車拖著紙帶通過打點計時器打下了一系列的點，測得：小車前s前進了5cm,s末到s末前進0.92cm，前進總長度10cm，共用了A．小車在10cm全過程的平均速度是B．小車在前s的平均速度是0.17C．小車在s末的瞬時速度約為0.5D．無法知道小車在s末的瞬時速度【答案】AD【解析】小車在10cm全過程的平均速度是eq\o(v,\s\up6(－))＝eq\f,m/s＝0.25m/s，所以A對；前s內(nèi)的位移不知道，沒法求其平均速度；s和s末的瞬時速度都是不可求的．4．從下列所給器材中，選出“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗所需的器材有____________________________________________________________________________；為達到實驗?zāi)康?，還缺少____________________________________________．①電磁打點計時器②天平③低壓直流電源④細繩⑤紙帶⑥小車⑦鉤碼⑧秒表⑨一端有定滑輪的長木板【答案】①④⑤⑥⑦⑨低壓交流電源、刻度尺【解析】實驗中給電磁打點計時器供電的是低壓交流電源，而非低壓直流電源．實驗中小車的運動時間可以從所打紙帶上得出，而不使用秒表測量，另外此實驗不需要測質(zhì)量．在此實驗中還需用刻度尺測量計數(shù)點間的距離．(20分鐘，30分)知識點一實驗操作和數(shù)據(jù)處理1．在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，下列說法錯誤的是()A．木板不能側(cè)向傾斜，也不能一端高一端低B．在釋放小車前，小車應(yīng)停在靠近打點計時器的位置C．應(yīng)先接通電源，待打點計時器打點穩(wěn)定后再釋放小車D．要在小車到達滑輪前使小車停止運動【答案】A【解析】木板不能側(cè)向傾斜是對的，否則小車在運動中不能沿直線運動，很有可能側(cè)向滑離木板；但如果一端高一端低，小車仍然做勻變速直線運動，這樣對實驗并沒有影響．2．某同學(xué)使用電磁打點計時器，接通電源，拉動紙帶，得到的紙帶的點跡很稀，這是由于()A．接的電源電壓太高B．接的電源頻率偏高C．拉動紙帶太慢D．拉動紙帶過快【答案】D【解析】紙帶上點的疏密與電壓無關(guān)，A錯；頻率越高，周期越短，點越密，故B錯；紙帶拉動得越快，點間距越大，故C錯，D對．3．關(guān)于用打點計時器“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗，下列說法中正確的是()A．打點計時器應(yīng)固定在長木板上靠近滑輪的一端B．開始實驗時小車應(yīng)放在靠近打點計時器的一端C．應(yīng)先接通電源，待打點穩(wěn)定后再釋放小車D．牽引小車的鉤碼個數(shù)越多越好【答案】BC【解析】打點計時器與滑輪間的距離盡可能要大，小車盡可能靠近打點計時器，都是為了使小車運動的距離較大，盡可能打出較多的點，A錯誤，B正確；若先釋放小車再接通電源，只能在紙帶的后面部分打點，甚至打不上點，C正確；鉤碼個數(shù)應(yīng)適當(dāng)，鉤碼個數(shù)少打的點很密，鉤碼個數(shù)多打的點少，都會帶來實驗誤差，D錯誤．4．在用打點計時器“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，下述測量每相鄰兩計數(shù)點間距離的方法正確的是()A．當(dāng)某兩個計數(shù)點間的距離較大時，可以用短尺把它分段來測量B．當(dāng)某兩個計數(shù)點間的距離較小時，可以用短尺一次把它測完C．測量每兩個相鄰計數(shù)點間的距離，應(yīng)該用帶著毫米刻度的長尺的零刻度對準起點，讀出各計數(shù)點對應(yīng)的刻度值，然后逐一相減，得到每兩個計數(shù)點間距離的數(shù)值D．分別逐個測出每兩個計數(shù)點間的距離，這樣便于記錄【答案】C【解析】不論兩個計數(shù)點間的距離大還是小，采用C項所述方法都可減小誤差，C正確．5．在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，下列關(guān)于作v－t圖象的說法中，正確的是()A．只要確定了v－t圖象中的兩點，就可以得到小車運動的v－t圖象，因此，實驗只需要測出兩組數(shù)據(jù)B．作v－t圖象時，所取的點越多，圖線就越準確C．作出的v－t圖線應(yīng)該通過所有的點，圖線曲折也可以D．對于偏離直線較遠的點，應(yīng)舍去【答案】BD【解析】作圖時應(yīng)考慮盡量多的點的規(guī)律，取的點越多，越能較準確地描述運動，考慮整體點的規(guī)律，偏離直線較遠的點應(yīng)舍去，圖線應(yīng)通過盡可能多的點但不需要通過所有的點，故只有BD正確．知識點二求瞬時速度和加速度6．關(guān)于勻速直線運動，下列說法中正確的是()A．瞬時速度不變的運動，一定是勻速直線運動B．速率不變的運動，一定是勻速直線運動C．相同時間內(nèi)平均速度相同的運動，一定是勻速直線運動D．瞬時速度的方向始終不變的運動，一定是勻速直線運動【答案】A7．我們可以用打點計時器打紙帶的方法研究物體的運動．關(guān)于計數(shù)點的說法，下列正確的是()A．用計數(shù)點進行測量計算，既方便，又可減小誤差B．相鄰計數(shù)點間的時間間隔應(yīng)該是相等的C．相鄰計數(shù)點間的距離應(yīng)當(dāng)是相等的D．計數(shù)點是從計時器打出的實際點中選出來的，相鄰計數(shù)點間點痕的個數(shù)相等【答案】ABD【解析】實際打的點間隔較小，不便于測量，測量誤差也大，故常選計數(shù)點來研究紙帶．為計算簡便我們所選的計數(shù)點時間間隔相等，實際打點的時間間隔相等，所以相鄰計數(shù)點間點痕的個數(shù)也就相等．8．在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中，對減小實驗誤差來說，下列方法中有益的是()A．選取計數(shù)點，把每打五個點的時間間隔作為一個時間單位B．使小車運動的加速度盡量小些C．舍去紙帶上密集的點，只利用點跡清晰、點間間隔適當(dāng)?shù)囊徊糠诌M行測量和計算D．選用各處平整程度、光滑程度不相同的長木板做實驗【答案】AC【解析】選取計數(shù)點時可以使用于測量和計算的相鄰點間的間隔大些，這樣在用刻度尺測量這些點間的間隔時，在一次測量絕對誤差基本相同的情況下，相對誤差較小，因此A正確；在實驗中，如果小車運動的加速度過小，打出的點會很密，這樣測量長度的相對誤差會較大，測量準確度會降低，因此小車的加速度略大一些較好，B錯誤；為了減小測量長度時的相對誤差，舍去紙帶上過于密集甚至分辨不清的點是必要的，因此C正確；如果實驗中所用長木板各部分的平整程度和光滑程度不同，小車的速度變化會不均勻，從而導(dǎo)致實驗誤差增大，因此在實驗前對所用長木板進行挑選、檢查是必要的，所以D錯誤．9．如圖所示，紙帶上A、B、C、D是打點計時器打出的一系列連續(xù)的點，點B、C、D到A點的距離分別為4cm、10cm、A．紙帶可能做勻速直線運動B．紙帶可能運動得越來越快C．紙帶可能運動得越來越慢D．以上說法都不對【答案】BC【解析】紙帶上A、B、C、D各點之間的距離不同，說明紙帶做變速運動；由于不知道紙帶的運動起點是左側(cè)還是右側(cè)，所以紙帶可能運動得越來越快，也可能運動得越來越慢．B、C正確．10．在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，下列說法正確的是()A．通過調(diào)節(jié)，使小車、紙帶、細繩和定滑輪上邊緣在一條直線上B．坐標軸單位長度越小越好C．開始前要先開電源后放紙帶，打完點要先斷開電源后取紙帶D．鉤碼的質(zhì)量越大越好【答案】AC【解析】實驗中調(diào)節(jié)定滑輪的高度使小車、紙帶、細繩和定滑輪上邊緣在一條直線上，可以減小摩擦，A正確；要適當(dāng)?shù)剡x取坐標軸的單位長度使圖象盡量分布在較大的坐標平面內(nèi)，B錯誤；開始前要先接通電源后松開紙帶，這樣可以使實驗效果更好，打完點要先斷開電源后取紙帶，C正確；鉤碼的質(zhì)量要適中，不要太大也不要太小，D錯誤．11．小車牽引紙帶沿斜面下滑，用打點計時器打出的紙帶如圖所示．已知打點周期為s．根據(jù)紙帶提供的數(shù)據(jù)填寫表格并求出加速度為________m/s2，作出v－t圖象．(均保留3位有效數(shù)字)分段第1段第2段第3段第4段第5段第6段時間t/s0～～～～～～各段位移x/m×10－2×10－2×10－2×10－2×10－2×10－2平均速度eq\o(v,\s\up6(－))/(m·s－1)【答案】如圖所示【解析】據(jù)eq\o(v,\s\up6(－))＝eq\f(x,t)得，各段平均速度分別為eq\o(v,\s\up6(－))1＝eq\f(x1,t)＝eq\f×10－2,×5)m/s＝0.145m/s，eq\o(v,\s\up6(－))2＝eq\f(x2,t)＝eq\f×10－2,×5)m/s＝0.245m/s，eq\o(v,\s\up6(－))3＝eq\f(x3,t)＝eq\f×10－2,×5)m/s＝0.355m/s，eq\o(v,\s\up6(－))4＝eq\f(x4,t)＝eq\f×10－2,×5)m/s＝0.455m/s，eq\o(v,\s\up6(－))5＝eq\f(x5,t)＝eq\f×10－2,×5)m/s＝0.560m/s，eq\o(v,\s\up6(－))6＝eq\f(x6,t)＝eq\f×10－2,×5)m/s＝0.665m/s.故v－t圖象如圖所示．在圖象上找兩個相距較遠的點，通過a＝eq\f(Δv,Δt)計算出加速度，數(shù)值約為a＝1.04m/s2.12．某同學(xué)用如圖甲所示的實驗裝置探究物體的速度與時間的關(guān)系：(1)電磁打點計時器接________電源(填“低壓直流”、“低壓交流”或“220V交流”)．(2)實驗時，使小車靠近打點計時器，先________再________．(填“接通電源”或“放開小車”)(3)若所接電源的頻率是50Hz，則每隔________s打一個點．(4)圖乙是繪出的小車速度—時間關(guān)系圖線，根據(jù)圖線求出小車的加速度為a＝________m/s2.(保留三位有效數(shù)字)【答案】(1)低壓交流(2)接通電源放開小車(3)(4)【解析】(1)電磁打點計時器接低壓交流電源．(2)實驗時，使小車靠近打點計時器，先接通電源再放開小車．(3)若所接電源的頻率是50Hz，則每隔s打一個點．(4)在v－t圖象中圖線的斜率表示加速度即a＝eq\f(Δv,Δt)＝0.682m/s2.課后作業(yè)時間：45分鐘滿分：80分班級________姓名________分數(shù)________一、選擇題1．在做“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗時，根據(jù)打點計時器打出的紙帶，我們可以不利用公式計算就能直接得到的物理量是()A．時間間隔B．瞬時速度C．加速度D．某段時間內(nèi)的位移【答案】AD【解析】打點計時器是每隔s打下一個點，所以數(shù)點就可以知道時間間隔，故A正確．瞬時速度的求解需要運用勻變速直線運動的公式，故B錯誤．加速度的求解需要運用公式或利用圖象求斜率，故C錯誤．某段時間內(nèi)的位移可以利用刻度尺直接測得，故D正確，故選A、D.2．關(guān)于紙帶上打點間隔的分析，下列說法正確的是()A．沿著點跡運動的方向看去，點間距離越來越小，說明紙帶在做加速運動B．沿著點跡運動的方向看去，點間距離越來越小，說明紙帶在做減速運動C．紙帶上點間間隔相等，表示紙帶是勻速運動的D．紙帶上點間間隔相等，表示紙帶是變速運動的【答案】BC【解析】紙帶上點間間隔相等，由v＝eq\f(Δv,Δt)知紙帶是勻速運動的．若沿點跡運動的方向看去，點間距離越來越小，即Δx變小而時間Δt不變，這說明紙帶在做減速運動．選項BC正確，選項AD錯誤．3．如圖所示為某次實驗中打出的一條經(jīng)過處理后的紙帶，圖中O為小車運動的起始點，A為所選取的第一個計數(shù)點，O點到A點之間有部分點不清晰，相鄰兩個計數(shù)點之間有4個點未畫出，電源頻率為50Hz，用毫米刻度尺測量后可直接算出()A．從O點到F點運動的時間B．從A點到F點運動的平均速度eq\x\to(v)C．C點的瞬時速度vCD．G點的瞬時速度vG【答案】BC【解析】O點到A點之間有部分點不清晰，那么OA之間的時間未知；G點的速度可以由紙帶運動的規(guī)律推算出來，但不能用毫米刻度尺測量后直接算出．4．在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中，使用電磁打點計時器(所用交流電的頻率為50Hz)得到如圖所示的紙帶．圖中的點為計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點間還有四個點未畫出來，下列表述正確的是()A．實驗時應(yīng)先放開紙帶再接通電源B．相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔為sC．可表示出最接近計數(shù)點B對應(yīng)的速率D．相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔為s【答案】BC【解析】實驗時應(yīng)先接通電源再放開紙帶，故選項A錯；B點為A點到C點的中間時刻點，eq\o(v,\s\up6(－))＝eq\f(xAC,2T)，eq\o(v,\s\up6(－))最接近B點對應(yīng)的速率，故選項C對；由于相鄰兩計數(shù)點之間還有4個點沒有畫出，所以時間間隔為s，故選項D錯，B對．5．采用下列哪些措施，有利于減小因紙帶受到的摩擦而產(chǎn)生的誤差()A．改用直流6V電源B．電源電壓越低越好C．使用平整不卷曲的紙帶D．使物體的運動方向與紙帶在一條直線上【答案】CD【解析】紙帶受到的摩擦主要指紙帶與振針、限位孔之間的摩擦，打點計時器必須使用交流電，故A錯．其電壓低可減小摩擦，若過低打出的點會很不清晰，故B錯．使用平整不卷曲的紙帶且使紙帶與物體的運動方向一致，可減少紙帶與限位孔等之間的摩擦，故C、D都對．6．在使用電磁打點計時器時，有時發(fā)現(xiàn)電磁打點計時器的打點周期不穩(wěn)定，其原因可能是()A．交流電源的電壓不穩(wěn)定B．交流電源的頻率不穩(wěn)定C．永久磁鐵的磁性太弱D．小車運動時快時慢【答案】B【解析】根據(jù)打點周期與交流電的頻率關(guān)系T＝eq\f(1,f)知，打點周期不穩(wěn)定，這是因為交流電的頻率不穩(wěn)定，與其他因素?zé)o關(guān)，選項B正確．7．打點計時器使用的交流電頻率為50Hz，在“探究小車速度隨時間變化規(guī)律”的實驗中，若交流電的頻率變小了而未被發(fā)現(xiàn)，則測得小車的速度值與真實值比較將()A．偏大B．偏小C．無影響D．無法判斷【答案】A【解析】打點計時器打點的頻率是由電源的頻率決定的，且打點的頻率等于電源的頻率．當(dāng)交流電的頻率為50Hz時，打點計時器每隔s打一個點；當(dāng)交流電的頻率低于50Hz時，打點計時器打點的時間間隔將大于s，計算速度時如果仍按s計算，由v＝eq\f(x,t)可知，因測量值t小于真實值，故導(dǎo)致測量出的速度大于真實值．8．關(guān)于坐標系，下列說法中正確的是()A．建立坐標系，是為了定量地描述物體的位置及位置的變化B．在建立坐標系時只需要確定正方向即可，與規(guī)定的正方向同向為正，與規(guī)定的正方向反向則為負C．只能在水平方向建立直線坐標系D．建立好直線坐標系后，可以用(x，y)表示物體的位置【答案】A【解析】為了定量地描述物體的位置及位置的變化，需要在參考系上建立適當(dāng)?shù)淖鴺讼?，選項A正確；在建立坐標系時需要確定坐標原點、單位長度和正方向，選項B錯誤；直線坐標系可以在水平方向建立也可以在其他方向建立，選項C錯誤；在直線坐標系中用一個坐標來表示物體的位置，而在平面直角坐標系中才用(x，y)表示物體的位置，選項D錯誤．9．在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，得到如圖所示的紙帶，其中A、B、C、D、E、F、G為計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔為T，x1、x2、x3、x4、x5、x6分別為AB、BC、CD、DE、EF、FG間的位移，下列可用來準確計算打D點時小車速度的表達式是()\f(x3＋x4,T)\f(x3＋x4,2T)\f(x2＋x3＋x4＋x5,4T)\f(x1＋x6,2T)【答案】BC【解析】可用來計算打D點時小車速度的表達式有eq\f(x3＋x4,2T)和eq\f(x2＋x3＋x4＋x5,4T)，但eq\f(x3＋x4,2T)比eq\f(x2＋x3＋x4＋x5,4T)更準確一些．10．在實驗中，利用紙帶上的數(shù)據(jù)和第一章的方法得出各計數(shù)點的瞬時速度后，以速度v為縱軸，以時間t為橫軸建立直角坐標系．某次實驗中某同學(xué)描出的點如圖所示．在直角坐標系上一共描出了10個點．下列思考有道理的是()①這10個點無論如何也不在一條直線上，因此小車運動的v－t圖象不可能為一條直線，而應(yīng)為一條光滑的曲線②這10個點中有8個點雖然不在一條直線上，但它們緊挨在一條直線附近，只有F和B兩點離這條直線太遠③在10個點當(dāng)中只有4個點能畫在一條直線上(A、D、G、I)，有6個點不在該直線上，這條直線肯定不能表示小車運動的規(guī)律④與直線偏差較小的點(C、E、H、J)可能是實驗誤差造成的，而與直線偏離較大的點(B、F)則可能是實驗中出現(xiàn)錯誤造成的A．①③B．②④C．①②D．③④【答案】B【解析】考慮有誤差，才不可能在一直線上，若理想化，這些點將都在一直線上，①③錯誤，②④正確．二、非選擇題11．如圖所示是小球沿斜面滾下的頻閃照片，照片中每兩個相鄰小球像的時間間隔是s，這樣便記錄了小球運動的時間．設(shè)開始時的位置為0，依次為位置1、2、3、4、5，小球運動的位移可以用刻度尺測量．小球在位置1、2、3、4的速度分別最接近________m/s、________m/s、________m/s、________m/s，小球滾下過程的加速度為________m/s2.(小數(shù)點后保留兩位數(shù)字)【答案】【解析】利用題圖中給出的數(shù)據(jù)，可以求得各段的平均速度．再相鄰小球像的時間間隔為s，而平均速度最接近中間時刻的瞬時速度，則有v1≈eq\o(v,\s\up6(－))02＝eq\f×10－2,m/s＝0.80m/s，v2≈eq\o(v,\s\up6(－))13＝eq\f(－×10－2,m/s＝1.15m/s，v3≈eq\o(v,\s\up6(－))24＝eq\f(－×10－2,m/s＝1.50m/s，v4≈eq\o(v,\s\up6(－))35＝eq\f(－×10－2,m/s＝1.85m/s，以位置0對應(yīng)時刻為0，由以上數(shù)據(jù)作出v－t圖象如圖所示．在v－t圖象上取相距較遠的兩點v1＝0.80m/s，t1＝s，v4＝1.85m/s，t4＝