2.1 實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律（含答案）-2024-2025學(xué)年高一物理同步精義 （人教版2019必修第一冊）

-2024-2025學(xué)年高一物理同步精品講義2.1實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律學(xué)習目標學(xué)習目標課程標準學(xué)習目標1．掌握實驗原理及步驟，會處理實驗數(shù)據(jù)，知道實驗應(yīng)注意的事項。2．能分析實驗數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)總結(jié)小車的運動規(guī)律，形成結(jié)論，能根據(jù)v-t圖像描述小車的運動規(guī)律。3．能撰寫實驗報告，對科學(xué)探究過程與結(jié)果進行交流和反思。1.掌握探究小車速度隨時間變化規(guī)律的實驗思想，能使用打點計時器進行實驗2．會利用平均速度求解瞬時速度；能根據(jù)實驗數(shù)據(jù)求解加速度。3．會設(shè)計小車速度隨時間變化的實驗方案，能根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出v-t圖像，能基于實驗數(shù)據(jù)求出物體運動的加速度。002預(yù)習導(dǎo)學(xué)課前研讀課本，梳理基礎(chǔ)知識：一、實驗原理1．利用紙帶計算瞬時速度：以紙帶上某點為取一小段位移，用這段位移的表示這點的瞬時速度．2．用v－t圖像表示小車的運動情況：以速度v為、時間t為建立直角坐標系，用描點法畫出小車的v－t圖像，圖線的表示加速度的大小，如果v－t圖像是一條傾斜的直線，說明小車的速度是的．二、實驗器材打點計時器(帶導(dǎo)線)、、紙帶、一端帶有定滑輪的長鋁板、小車、細繩、槽碼、、復(fù)寫紙、坐標紙．三、實驗步驟1．如圖所示，把一端帶有定滑輪的長鋁板平放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面．鋁板上放一個可以左右移動的小車，小車一端連接穿過打點計時器的紙帶，另一端連接繞過滑輪系有槽碼的細繩．2．把小車停在靠近(選填“靠近”或“遠離”)打點計時器的位置．先，后(選填“啟動打點計時器”或“放開小車”)，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一行小點．隨后，立即關(guān)閉電源．3．換上新紙帶，并增減所掛槽碼(或在小車上放置重物)，再做兩次實驗．四、實驗分析1.數(shù)據(jù)處理：如圖所示，一般不是直接測量相鄰兩個計數(shù)點間的距離，而是先測量出各個計數(shù)點到計時零點的距離x1、x2、x3、x4、x5，再計算出相鄰的兩個計數(shù)點間的距離.Δx1＝x1，Δx2＝x2－x1，Δx3＝x3－x2，Δx4＝x4－x3，Δx5＝x5－x4.2.求各計數(shù)點的瞬時速度(1)各計數(shù)點對應(yīng)的瞬時速度用來代替，即v1＝eq\f(Δx1＋Δx2,2T)，v2＝eq\f(Δx2＋Δx3,2T)，…。T為相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔，若交流電源頻率為50Hz，每5個點取一個計數(shù)點(中間隔4個點)，則T＝0.1s.(2)設(shè)計表格并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)位置編號1234567時刻t/s0.10.20.30.40.50.60.7v/(m·s－1)3.作出小車運動的v－t圖象(1)定標度：坐標軸的標度選取要，應(yīng)使圖象大致布滿坐標紙.(2)描點：在坐標紙上描出各個坐標點的位置.(3)連線：用一條或直線“擬合”這些點.4.分析數(shù)據(jù)并求出加速度(1)如果畫出的v－t圖象是一條傾斜的直線，說明小車做速度均勻變化的直線運動.圖象和縱軸的表示開始計時時小車的速度.(2)求出小車的加速度：在v－t圖象上任意取兩個間隔較遠的點(這兩個點不一定是我們表格中已測得的點)，找出它們的坐標值，然后把它們的坐標值代入公式中求出加速度，即用圖線的五、注意事項1．開始放開小車時，應(yīng)使小車(選填“靠近”或“遠離”)打點計時器．2．先，等打點穩(wěn)定后，再(選填“啟動打點計時器”或“放開小車”)．3．打點完畢，立即關(guān)閉電源．4．選取一條點跡清晰的紙帶，舍掉開頭點跡密集部分，選取適當?shù)挠嫈?shù)點(注意計數(shù)點與計時點的區(qū)別)，弄清楚所選的時間間隔T等于多少．（二）即時練習：【小試牛刀1】某同學(xué)按圖所示裝置做“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗.(1)圖中儀器A叫做________計時器，使用220V________電源(選填“交流”或“直流”)，釋放小車前，小車應(yīng)停在________(填“靠近”或“遠離”)儀器A的位置.(2)使用打點計時器來分析物體運動情況的實驗中，有以下基本步驟：A.松開紙帶讓物體帶著紙帶運動 B.穿好紙帶C.把計時器固定好 D.接通電源，進行打點以上步驟的正確順序是________.【小試牛刀2】在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，如圖所示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(A點為第一個點)，相鄰計數(shù)點間的時間間隔T＝0.1s.(1)根據(jù)______計算各點的瞬時速度，則vD＝______m/s，vC＝______m/s，vB＝______m/s.(2)在如圖所示坐標系中畫出小車的v－t圖線，并根據(jù)圖線求出a＝________.(3)將圖線延長與縱軸相交，交點的速度的物理意義：_____________________________.003探究提升【問題探究1】實驗原理與步驟1.實驗?zāi)康模?）進一步練習使用打點計時器并會利用平均速度求瞬時速度;（2）學(xué)會利用v-t圖像處理實驗數(shù)據(jù),探究小車速度隨時間變化的規(guī)律。2.實驗原理（1）利用紙帶計算瞬時速度：以紙帶上某點對應(yīng)時刻為中間時刻,取與之相鄰的兩點間的位移,用這段位移的平均速度表示該點的瞬時速度.(2)用v-t圖像表示小車的運動情況：如果t圖像是一條傾斜的直線,說明小車的速度是均勻變化的.3.實驗器材打點計時器、交流電源、紙帶、一端附有定滑輪的長鋁板、小車、細繩、槽碼(或鉤碼)刻度尺、坐標紙。4.實驗步驟(1)如圖所示,把一端附有滑輪的長鋁板平放在打點計時器小車實驗桌上,并使滑輪伸出桌面,打點計時器固定在長紙帶一鋁板沒有定滑輪的一端,連接好器材.(2)把一條細繩拴在小車上,細繩的另一端跨過定滑輪且下面掛上適當數(shù)量的槽碼,紙帶穿過打點計時器,并把紙帶的另一端固定在小車的后面.(3)把小車停在靠近打點計時器的位置,啟動計時器,然后放開小車,讓小車拖著紙帶運動,打點計時器就在紙帶上打下一行小點。隨后,立即關(guān)閉電源。(4)換上新紙帶,重復(fù)實驗兩次.(5)在三條紙帶中選擇一條點跡最清晰的,舍掉開頭一些過于密集的點,找一個適當?shù)狞c作為計時起點.(6)選擇連續(xù)的且相隔0.1s的計數(shù)點進行測量，把數(shù)據(jù)填入事先設(shè)計好的表格中(7)計算出各計數(shù)點的瞬時速度,填入表格中。(8)增減所掛的槽碼(或在小車上放置重物)更換紙帶再做兩次實驗?！镜湫屠}1】小明與他的同伴在做探究小車速度隨時間變化的規(guī)律的實驗時，由于他的同伴不太明確該實驗的目的及原理，他從實驗室里借取了如下器材：如圖所示是兩種常見的打點計時器。（1）其中_______是電磁打點計時器（選甲或乙）；（2）小明選擇了電磁打點計時器，為達到實驗?zāi)康模€需要下列哪些器材？________；A．B．C．D．E.（3）在該實驗中，下列說法中正確的是_______；A．打點計時器應(yīng)固定在長木板上，且靠近滑輪一端B．開始實驗時小車遠離打點計時器一端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（4）實驗得到的一條紙帶如圖所示，打點計時器電源頻率為50Hz，其中相鄰的兩個計數(shù)點還有4個點未畫出，則根據(jù)紙帶，回答下列問題：根據(jù)紙帶的數(shù)據(jù)，計數(shù)點1時小車對應(yīng)的速度為：v1=______m/s（保留兩位有效數(shù)字）；【典型例題2】在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，(1)下列給出的器材中，有一部分已經(jīng)選好了，請選出還需要的器材。A．電磁打點計時器B．天平C．低壓交變電源D．低壓直流電源E．細繩和紙帶F．槽碼和小車G．秒表H．一端有滑輪的長鋁板I．刻度尺選出的器材有AEFH，還需要________。(2)某同學(xué)按照以下步驟進行操作：A．換上紙帶重復(fù)做三次，選擇一條較為理想的紙帶；B．將電磁打點計時器固定在長鋁板上沒有滑輪的一端，接上電源；C．把小車停在靠近電磁打點計時器的地方，先放開小車，再啟動電磁打點計時器；D．斷開電源，取下紙帶；E．把一條細繩拴在小車前端，繩跨過滑輪掛上槽碼，把紙帶固定在小車后端并讓紙帶穿過電磁打點計時器。以上步驟有錯誤的是________(填步驟前的字母)，應(yīng)更正為_____________；步驟合理的順序是________(填步驟前的字母)。【對點訓(xùn)練1】（多選）在“探究小車速度隨時間變化規(guī)律”的實驗中，下列操作中正確的有（

）A．在釋放小車前，小車要靠近打點計時器B．打點計時器應(yīng)放在長木板的有滑輪一端C．應(yīng)先接通電源，后釋放小車D．電火花計時器應(yīng)使用低壓交流電源【對點訓(xùn)練2】（多選）關(guān)于打點計時器的原理和使用方法，下列說法中正確的是（）A．打點計時器應(yīng)接交流電源，交流電源頻率通常為50HzB．如果紙帶上相鄰兩個計數(shù)點之間有四個點，則相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔是0.08sC．如果打點計時器在紙帶上打下的點先密集后稀疏，則說明紙帶的速度由小變大D．電磁打點計時器接在220V交流電源上，電火花計時器接在4～6V交流電源上【問題探究2】數(shù)據(jù)處理與誤差分析1.測量并記錄數(shù)據(jù)(1)從三條紙帶中選擇一條點跡最清晰的,舍掉開頭一些過于密集的點跡,找一個適當?shù)狞c作為計時起點(A點),每5個點取一個計數(shù)點進行測量,如圖所示(相鄰兩點間還有四個點未畫出).標明A,B,C,D,E,F,G.測量各計數(shù)點間的距離x1,x2.......,記錄并填入表中；(2)分別計算出相鄰的兩計數(shù)點之間的距離x1、x2、x3、……；(3)利用一段時間內(nèi)的平均速度等于這段時間中間時刻的瞬時速度,即,求得打下各計數(shù)點時的瞬時速度。例如,圖中計數(shù)點4對應(yīng)的速度.將求得的打下各計數(shù)點時的瞬時速度填入表格中。2.作出v-t圖像并分析運動規(guī)律(1)在坐標紙上建立v-t坐標系并根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)在坐標系中描點.(2)畫一條直線,讓這條直線通過盡可能多的點,不在線上的點均勻分布在直線的兩側(cè),偏差比較大的點忽略不計,如圖所示。(3)觀察所得到的直線,分析小車的速度隨時間的變化規(guī)律。根據(jù)畫出的v-t圖像求出小車運動的加速度。3.實驗結(jié)論如果畫出的v-t圖線是一條傾斜的直線,說明小車做速度均勻變化的直線運動.圖線和縱軸的交點表示開始計時時小車的速度——初速度。若圖線與橫軸有交點，表示計時開始一段時間后,小車才開始運動.4.實驗誤差的主要來源參與本實驗計算的量有位移x和時間t，因此誤差主要來源于位移x。(1)我們應(yīng)選擇點跡小而清晰的紙帶，且要用分度值為1mm的刻度尺測量并估讀到0.1mm。(2)讀數(shù)時眼睛要正對點和刻度尺，以盡量減小誤差.(3)小車速度應(yīng)適當大些,這樣可以減小測量長度帶來的誤差。(4)適當選幾個(如五個)計時點的時間間隔作為時間單位,可減小測量時間間隔帶來的誤差，測量兩計數(shù)點間的距離時,要一次完成測量,不要分段測量.【典型例題3】在做“測量做直線運動物體的瞬時速度”的實驗時，某同學(xué)得到一條用打點計時器打下的紙帶如圖所示，并在其上取A、B、C、D、E、F、G7個計數(shù)點，每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點，圖中沒有畫出，打點計時器接周期為T0＝0.02s的交流電源。他經(jīng)過測量并計算得到打點計時器在打B、C、D、E、F各點時物體的瞬時速度如表所示：對應(yīng)點BCDEF速度/（m·s－1）0.1220.1640.2050.2500.289（1）計算vF的公式為vF＝________（用已知量字母表示）。（2）根據(jù)表中記錄的數(shù)據(jù)，作出v-t圖像________，令B點為計時起點，并求得物體的加速度a＝_______m/s2?！镜湫屠}4】利用如圖甲所示的實驗裝置“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”。(1)若使用的交流電頻率為50Hz，打點計時器每隔_______s打一次點；(2)甲圖中打點計時器的工作電源是_________。A．220V直流電源

B．220V交流電源C．8V直流電源

D．8V交流電源(3)在做該實驗時，下列說法正確的是________；A．先接通電源，后釋放紙帶B．停電后也可換用干電池來做C．釋放小車時小車應(yīng)在靠近打點計時器的一端D．計數(shù)點必須從紙帶上打的第一個點開始選取(4)如圖乙所示為小車做勻加速直線運動打出的一條紙帶，A、B、C、D、E是五個相鄰的計數(shù)點，兩相鄰計數(shù)點間還有四個點未畫出，電源頻率為50Hz。打點計時器打下點C時小車的速度vC=______m/s。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。【對點訓(xùn)練3】如圖所示，是某同學(xué)在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中，用打點計時器得到的表示小車運動過程中的一條清晰紙帶，打點計時器打點的時間間隔T＝0.02s，將紙帶上每隔四個點(圖上沒畫出)按打點順序依次標為A、B、C……，其中x1＝7.05cm、x2＝7.68cm、x3＝8.33cm、x4＝8.95cm、x5＝9.61cm、x6＝10.26cm。(1)下表列出了打點計時器打下B、C、E、F時小車的瞬時速度，請在表中填入打點計時器打下D點時小車的瞬時速度。位置BCDEF速度/(m·s－1)0.7370.8010.9280.994(2)以A點為計時起點，在坐標圖中畫出小車的速度—時間關(guān)系圖線。（3）根據(jù)你畫出的小車的速度—時間關(guān)系圖線計算出的小車的加速度a＝m/s2，方向是(填A(yù)→B，或B→A)【對點訓(xùn)練4】某同學(xué)在用打點計時器研究勻變速直線運動規(guī)律的實驗中利用如甲圖所示裝置打出的紙帶如乙圖所示，在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個計數(shù)點，其相鄰點間的距離如圖乙所示：(1)打點計時器使用________(選填“交流”或“直流”)電源，電源的頻率是50Hz，每相鄰兩個計數(shù)點之間有四個點未畫出，則每兩個相鄰的計數(shù)點之間的時間間隔為________s。(2)計算出打下C點時小車的瞬時速度vC＝________m/s。(保留3位有效數(shù)字)(3)這位同學(xué)由另一條紙帶計算出所得紙帶上各計數(shù)點對應(yīng)的速度后，在坐標系中描出的點如圖丙所示，請根據(jù)這些點在圖丙中作出v－t圖像，并根據(jù)圖像計算出小車運動的加速度a＝________m/s2(保留3位有效數(shù)字)?！締栴}探究3】實驗拓展與創(chuàng)新1.粘貼法處理紙帶：（1）方法：鑒于紙帶的寬度相同，可以選擇一條點跡清晰的紙帶，選出計數(shù)點，然后將紙帶從計數(shù)點處剪下，連續(xù)剪下4~5段，然后將所得小紙帶底邊（斷口處）對齊并列貼在坐標系中。（2）運動性質(zhì)的判定：若利用粘貼法處理紙帶時，橫軸代表紙帶寬度,縱軸代表相同相鄰時間間隔內(nèi)物體發(fā)生的位移.縱坐標之差即代表相鄰的相等時間間隔的位移差△x，由于速度均勻變化的直線運動相鄰的相等時間內(nèi)速度增量是定值,則相鄰的相等時間間隔的位移差△x也是相等的。因此若△x為定值,則物體做速度均勻變化的直線運動(3)原理:如下圖所示,可以看出粘貼法得到的圖像等效于v-t圖像。2.頻閃照相法：利用之前學(xué)習過的頻閃照相法分析計算物體的速度。如圖所示,可以測出相鄰兩點的速度，再利用求解加速度。3.利用光電門測速：利用之前學(xué)習過的光電門工作原理測速度,根據(jù)先后通過兩個光電門的速度，運用求出加速度。4.滴水法：利用滴水代替打點計時器,相當于利用打點計時器計時,對紙帶的處理方法是完全相同的。5.用位移傳感器測速法：如圖所示，該系統(tǒng)只有一個不動的小盒C，工作時小盒C向被測的運動物體D發(fā)出短暫的超聲波脈沖，脈沖被運動物體反射后又被小盒C接收，根據(jù)發(fā)射與接收超聲波脈沖的時間差和空氣中的聲速，可以得到小盒C與運動物體D的距離．小盒發(fā)出的信號到達被測物體所用的時間是小盒發(fā)射信號到接收到反射信號所用時間的一半，再根據(jù)空氣中聲速即可得小盒到被測物體的距離x.若經(jīng)過Δt時間，兩者之間的距離由x1變?yōu)閤2，則物體運動的速度v＝eq\f(Δx,Δt)＝eq\f(x2－x1,Δt).【典型例題5】光電計時器是一種常用計時儀器,其結(jié)構(gòu)如圖甲所示,a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置,當有物體從a、b間通過時,光電計時器就可以顯示出物體的擋光時間。現(xiàn)有某滑塊在斜面上滑行,先后通過光電門1和2,計時器顯示的擋光時間分別是t1=5×10-2s、t2=3×10-2s,從光電門1到光電門2所經(jīng)歷的總時間t=0.15s,用分度值為1mm的刻度尺測量滑塊的長度d,示數(shù)如圖乙所示。(1)讀出滑塊的長度d為cm。

(2)滑塊先后通過兩光電門的速度v1、v2分別為m/s、m/s。

(3)滑塊的加速度大小為m/s2。(計算結(jié)果保留兩位小數(shù))

【典型例題6】某同學(xué)在玩具賽車的賽車場看賽車比賽時，用相機連拍功能對經(jīng)過的某玩具賽車進行了連拍，然后他把連拍后的照片對應(yīng)賽道位置排列好，排列好的位置關(guān)系如圖所示．已知該照相機的連拍頻率是每秒10張，照片與實物的比例為1∶10.為了判斷該賽車的運動情況，該同學(xué)對整理好的照片進行了研究．請根據(jù)圖中數(shù)據(jù)回答下列問題：(1)該照相機連拍時，其拍攝周期為T＝________s.(2)圖中從左向右玩具賽車在第二個位置的速度v2＝____m/s，賽車在第五個位置的速度v5＝_____m/s.(3)該玩具賽車在連拍時間內(nèi)的平均加速度a＝____m/s2.【對點訓(xùn)練5】為了測定氣墊導(dǎo)軌上滑塊的加速度大小，在滑塊上安裝了寬度為3.0cm的遮光板，如圖所示，滑塊在牽引力作用下先后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Δt1＝0.30s，通過第二個光電門的時間為Δt2＝0.10s，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間隔為Δt＝3.0s，則滑塊的加速度為多大？【對點訓(xùn)練6】“DIS”實驗即“數(shù)字化信息系統(tǒng)”實驗，以下四幅照片中“用DIS測變速直線運動瞬時速度”的實驗裝置圖是___________；“用DIS測定加速度”的實驗裝置圖是___________。（選填照片下對應(yīng)的字母）004體系構(gòu)建005記憶清單實驗過程點撥：1.利用一段時間內(nèi)的平均速度代替中間時刻的瞬時速度，是利用紙帶求瞬時速度的常用方法；2.實驗步驟可簡化為放置→固定→連接→先啟后放→重復(fù)實驗→數(shù)據(jù)分析；3.實驗注意事項(1)實驗前：①固定長鋁板時定滑輪要伸出桌面,打點計時器要固定于沒有定滑輪的一端;②應(yīng)讓小車停在靠近打點計時器的位置，這樣可以最大限度地利用紙帶;③細繩應(yīng)與長鋁板平行，保證小車的加速度不變。(2)實驗時：①必須先啟動計時器，再釋放小車；②實驗后必須先斷開電源,再取下紙帶。(3)①牽引小車的槽碼個數(shù)要適當,以免加速度過大而使紙帶上的點太少，或者加速度太小而使各段位移差別不大,導(dǎo)致誤差增大.②紙帶上開頭有一些過于密集的點跡因此通常會舍去這些點,弄清楚所選計數(shù)點間的時間間隔t.③在測量長度時,如果逐一測量計數(shù)點之間的間隔x，就會引起較大的誤差，因此測量各計數(shù)點到0點的距離,可以減小測量時帶來的誤差.00601強化訓(xùn)練1．(多選在“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．開始前要先接通電源后松開紙帶，打完點要先斷開電源后取紙帶D．槽碼的質(zhì)量越大越好2.(多選)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()A．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圖像不可能為一條直線，而應(yīng)為一條平滑的曲線B．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C．在8個點當中只有4個點能畫在一條直線上(A、D、G、I)，有六個點不在該直線上，這條直線肯定不能表示小車運動的規(guī)律D．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3.下圖所示為同一打點計時器打出的4條紙帶，其中，平均速度最大的是哪一條()在實驗中，某同學(xué)得到一條打點清晰的紙帶，如圖所示，要求測出D點的瞬時速度．本實驗采用包含D點在內(nèi)的一段間隔中的平均速度來粗略地代表D點的瞬時速度，已知交流電源的頻率為50Hz，下列幾種方法中最準確的是()A.eq\f(AG,Δt1)＝vD，Δt1＝0.12sB.eq\f(BE,Δt2)＝vD，Δt2＝0.06sC.eq\f(CE,Δt3)＝vD，Δt3＝0.1sD.eq\f(CE,Δt4)＝vD，Δt4＝0.04s5.課外時間某同學(xué)利用如圖所示的裝置研究小車做勻變速直線運動的特點。（1）實驗中，除打點計時器（含交流電源、紙帶、復(fù)寫紙）、小車、平板和重物外，在下面的器材中，還須使用的是___________（選填選項前的字母）的。A．天平

B、秒表

C．刻度尺（2）打點計時器接______（填交流、直流）電源，當頻率是50Hz時，打點計時器每隔____秒打一個點；（3）下列實驗步驟的正確順序是。_______（用字母填寫）A．關(guān)閉電源，取下紙帶B．接通電源后，放開小車C．把打點計時器固定在平板上，讓紙帶穿過限位孔D．將小車?？吭诖螯c計時器附近，小車尾部與紙帶相連6.在做“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中：（1）某同學(xué)進行了以下實驗操作步驟，其中有誤的步驟是____。A．將電火花計時器固定在長木板的一端，并接在直流電源上B．將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔C．把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，下面吊著適當重的鉤碼D．拉住紙帶，將小車移到靠近打點計時器的一端后，先接通電源，待打點穩(wěn)定后再放開紙帶（2）在實驗中得到一條如圖所示的紙帶，已知電源頻率為，相鄰計數(shù)點間的時間間隔為，測量出、，則打下F點時小車的瞬時速度大小為____。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（3）若實驗時電源頻率大于，則打下F點時小車的實際速度____（填“大于”“小于”或“等于”）測量速度。7.圖（A）是用測定小車運動的實驗裝置：信號發(fā)射部分和信號接收部分組成位移傳感器，應(yīng)是信號_____部分，圖（B）是根據(jù)實驗數(shù)據(jù)得到的速度時間圖像，根據(jù)圖像中數(shù)據(jù)可求出內(nèi)小車的位移大小為_____。8.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間的時間間隔是0.1s，這樣便記錄了小球運動的時間。設(shè)開始時小球的位置編號為0，后面位置編號依次為1、2、3、4、5，小球運動的位移大小可以用刻度尺測量。根據(jù)圖中所給數(shù)據(jù)回答下列問題。(1)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。(2)在如圖所示的坐標系中繪出小球運動的v－t圖像，通過v－t圖像可得小球滾下過程中的加速__m/s2。(3)小球在位置0時的速度為____m/s。(結(jié)果保留2位小數(shù))9.測速儀發(fā)出并接收超聲波脈沖信號，根據(jù)發(fā)出和接收到的信號間的時間差，測出被測物體的速度．實驗步驟：(1)測速儀發(fā)出的超聲波信號，圖乙中P1、P2，是測速儀發(fā)出的超聲波信號．(2)由汽車反射回來的信號，n1、n2分別是P1、P2反射回來的信號．(3)測出P1、P2之間的時間間隔Δt＝1.0s，已知超聲波在空氣中傳播的速度是v＝340m/s，若汽車是勻速行駛的．數(shù)據(jù)分析：根據(jù)圖乙可知，汽車在接收到P1、P2兩個信號之間的時間內(nèi)前進的距離是________m，汽車的速度是________m/s.10.在做“研究勻變速直線運動”的實驗中。（1）實驗室提供了以下器材：打點計時器、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、交流電源、復(fù)寫紙、彈簧測力計。其中在本實驗中不需要的器材是________。（2）如圖所示是某同學(xué)由打點計時器得到的記錄小車運動過程的一條清晰紙帶，紙帶上兩相鄰計數(shù)點間還有四個點沒有畫出，打點計時器打點的時間間隔為0.02s，其中x1＝7.05cm、x2＝7.68cm、x3＝8.33cm、x4＝8.95cm、x5＝9.61cm、x6＝10.26cm.表中列出了打點計時器打下B、C、F三點時小車的瞬時速度，請在表中填入打點計時器打下D、E兩點時小車的瞬時速度。對應(yīng)點BCDEF速度/（m·s－1）0.7370.801_____0.994（3）以A為計時起點，在圖乙的坐標圖中畫出小車的速度—時間圖線________。（4）根據(jù)畫出的小車的速度—時間圖線計算出小車的加速度大小a＝_____m/s2（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）。12.（1）用氣墊導(dǎo)軌和數(shù)字計時器能更精確地測量物體的瞬時速度。如圖所示，滑塊在牽引力作用下先后通過兩個光電門，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Δt1＝0.30s，通過第二個光電門的時間為Δt2＝0.11s，已知遮光板的寬度為3.0cm，滑塊通過第一個光電門速度大小為_________m/s和第二個光電門的速度大小為_________m/s（保留兩位有效數(shù)字）（2）為使測量值更接近瞬時速度，正確的措施是正確的措施是()A、提高測量遮光條寬度的精確度B、換用寬度更窄的遮光條C、使滑塊的釋放點更靠近光電門

第1節(jié)實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律目標導(dǎo)航目標導(dǎo)航課程標準課標解讀1．掌握探究小車速度隨時間變化規(guī)律的實驗思想，能使用打點計時器進行實驗。2．能對實驗數(shù)據(jù)進行記錄和處理，并通過數(shù)據(jù)分析得出實驗結(jié)論。3．了解其它探究小車速度隨時間變化規(guī)律的實驗方法。1、通過實驗探究物體運動的速度隨時間變化的規(guī)律，提升實驗設(shè)計、處理信息、做出解釋等科學(xué)探究方面的能力。為建構(gòu)勻變速直線運動的模型奠定基礎(chǔ)。2、描繪物體運動的v-t圖像，并通過對擬合成的圖線觀察、思考，找出物體速度變化的規(guī)律。3、經(jīng)歷探究小車速度隨時間變化的規(guī)律，體會研究直線運動的一般思路。4、學(xué)習借助計算機數(shù)表軟件繪制v-t圖像，并選擇適當?shù)暮瘮?shù)擬合數(shù)據(jù)，得到物體速度隨時間變化的規(guī)律。知識精講知識精講知識點01實驗原理(1)利用紙帶計算瞬時速度：以紙帶上某點為中間時刻取一小段位移，用這段位移的平均速度表示這點的瞬時速度.(2)用v－t圖象表示小車的運動情況：以速度v為縱軸、時間t為橫軸建立直角坐標系，用法畫出小車的v－t圖象，圖線的表示加速度的大小，如果v－t圖象是一條傾斜的直線，說明小車的速度是的.知識點02進行實驗(1)如圖所示，把一端附有定滑輪的長木板平放在實驗桌上，并使滑輪桌面，打點計時器固定在長木板沒有滑輪的一端，連接好電路.(2)把一條細繩拴在小車上，使細繩跨過滑輪，下面掛上適當?shù)你^碼，把紙帶穿過，并把紙帶的一端連在小車的后面.(3)把小車停在打點計時器的位置，先接通電源，后釋放小車(填“接通電源”或“釋放小車”)，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一行小點，隨后立即關(guān)閉電源.(4)換上新紙帶，重復(fù)操作兩次.【即學(xué)即練1】在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，下列說法中正確的是()A．長木板一定要水平擺放B．使用刻度尺測量長度時，不必估讀C．使用刻度尺測量長度時，要估讀到分度值的下一位D．作v-t圖象時，所描線必須經(jīng)過每一個點【答案】C【解析】實驗過程中，一般長木板應(yīng)平放，不能側(cè)向傾斜，但適當一端高一端低，也是可以的，A錯誤．使用刻度尺測長度時，需要估讀到分度值的下一位，B錯誤，C正確．作v-t圖象時，若各點與直線擬合，則作直線并使直線經(jīng)過盡量多的點，不在直線上的點，分布在直線兩側(cè)，D錯誤．知識點03記錄數(shù)據(jù)選擇計數(shù)點，記錄瞬時速度?！炯磳W(xué)即練2】在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中，下列說法正確的是（）A．分別逐個測出每兩個相鄰計數(shù)點間的距離，這樣便于記錄B．為使測量更為嚴謹，應(yīng)把打下的第一個點作為第一個測量點C．為了便于測量，應(yīng)舍掉開頭一些過于密集的點，找一個適當?shù)狞c當作計時起點D．兩相鄰計數(shù)點間的時間間隔必須是0.1s答案：C【解析】測量每兩個相鄰計數(shù)點間的距離時，應(yīng)該用毫米刻度尺的零刻度對準計時起點，一次讀出各計數(shù)點對應(yīng)的刻度值，然后逐一相減，得到每兩個相鄰計數(shù)點間距離的數(shù)值，故A錯誤；紙帶上開始時打的點比較密集，點距過小，測量誤差較大，故應(yīng)舍去，找一個適當?shù)狞c當作計時起點，故B錯誤，C正確；選取計數(shù)點，可增加測量距離，減小測量過程所產(chǎn)生的誤差，兩相鄰計數(shù)點間的時間間隔不一定取0.1s，故D錯誤。故選C。知識點04數(shù)據(jù)采集、處理及分析1.采集數(shù)據(jù)如圖所示，一般不是直接測量相鄰兩個計數(shù)點間的距離，而是先測量出各個計數(shù)點到計時零點的距離x1、x2、x3、x4、x5，再計算出相鄰的兩個計數(shù)點間的距離.Δx1＝x1，Δx2＝x2－x1，Δx3＝x3－x2，Δx4＝x4－x3，Δx5＝x5－x4.2.求各計數(shù)點的瞬時速度(1)各計數(shù)點對應(yīng)的來代替，即v1＝eq\f(Δx1＋Δx2,2T)，v2＝eq\f(Δx2＋Δx3,2T)，…T為相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔，若交流電源頻率為50Hz，每5個點取一個計數(shù)點(中間隔4個點)，則T＝0.1s.(2)設(shè)計表格并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)位置編號1234567時刻t/s0.10.20.30.40.50.60.7v/(m·s－1)3.作出小車運動的v－t圖象(1)定標度：坐標軸的標度選取要合理，應(yīng)使圖象大致布滿坐標紙.(2)描點：在坐標紙上描出各個坐標點的位置.(3)連線：用一條平滑的曲線或直線“”這些點.4.分析數(shù)據(jù)并求出加速度(1)如果畫出的v－t圖象是一條傾斜的直線，說明小車做速度均勻變化的直線運動.圖象和縱軸的表示開始計時時小車的速度.(2)求出小車的加速度在v－t圖象上任意取兩個間隔較遠的點(這兩個點不一定是我們表格中已測得的點)，找出它們的坐標值，然后把它們的坐標值代入公式中求出加速度，即用圖線的求加速度.【即學(xué)即練3】在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中，下列說法正確的是()A．分別逐個測出每兩個相鄰計數(shù)點間的距離，這樣便于記錄B．為使測量更為嚴謹，應(yīng)把打下的第一個點作為第一個測量點C．為了便于測量，應(yīng)舍掉開頭一些過于密集的點，找一個適當?shù)狞c當作計時起點D．兩相鄰計數(shù)點間的時間間隔必須是0.1s【答案】C【解析】測量每兩個相鄰計數(shù)點間的距離時，應(yīng)該用毫米刻度尺的零刻度對準計時起點，一次讀出各計數(shù)點對應(yīng)的刻度值，然后逐一相減，得到每兩個相鄰計數(shù)點間距離的數(shù)值，故A錯誤；紙帶上開始時打的點比較密集，點距過小，測量誤差較大，故應(yīng)舍去，找一個適當?shù)狞c當作計時起點，故B錯誤，C正確；選取計數(shù)點，可增加測量距離，減小測量過程所產(chǎn)生的誤差，兩相鄰計數(shù)點間的時間間隔不一定取0.1s，故D錯誤?！炯磳W(xué)即練4】11.在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，某同學(xué)得到一條用電火花打點計時器打下的紙帶如圖甲所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G共7個計數(shù)點，每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點在圖中沒有畫出，電火花計時器接220V、50Hz的交流電源。該同學(xué)經(jīng)過測量并計算得到電火花打點計時器在打B、C、D、E、F各點時小車的瞬時速度如下表：計數(shù)點BCDEF速度(m/s)0.1410.1850.2200.2540.301(1)設(shè)電火花計時器的打點周期為T，計算vF的公式為vF＝________；(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，以A點對應(yīng)的時刻為t＝0，試在圖乙所示坐標系中合理地選擇標度，作出v-t圖像；(3)利用該圖像求小車的加速度a＝________m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)；(4)如果當時電網(wǎng)中交變電流的電壓變成210V，而做實驗的同學(xué)并不知道，那么加速度的測量值與實際值相比________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)?！敬鸢浮?1)eq\f(d6－d4,10T)(2)圖見解析(3)0.40(4)不變【解析】(1)若時間較短，平均速度可代替中間時刻的瞬時速度，電火花計時器的打點周期為T，所以從E點到G點時間為10T，則vF＝eq\f(d6－d4,10T)。(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，利用描點法作出圖像如圖：(3)圖像斜率大小等于加速度大小，故a＝eq\f(Δv,Δt)＝0.40m/s2。(4)電網(wǎng)電壓變化，并不會改變打點的周期，故加速度的測量值與實際值相比不變。知識點05注意事項1、開始釋放小車時，應(yīng)使小車靠近打點計時器。2、先接通電源，計時器工作后，再放開小車，當小車停止運動時及時斷開電源。3、要防止鉤碼落地和小車跟滑輪相撞，當小車到達滑輪前及時用手按住它。4、牽引小車的鉤碼個數(shù)要適當，以免加速度過大而使紙帶上的點太少，或者加速度太小而使各段位移無多大差別，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)點為宜。5、要區(qū)別計時器打出的點和人為選取的計數(shù)點。一般在紙帶上每5個點取一個計數(shù)點，間隔為0.1s?！炯磳W(xué)即練5】(多選)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)滑輪的高度，使小車、紙帶、細繩和定滑輪上邊緣在一條水平線上B．坐標軸的單位長度越小越好C．開始打點前要先接通電源后釋放小車，打完點后要先斷開電源后取紙帶D．槽碼的質(zhì)量越大越好【答案】AC【解析】實驗中調(diào)節(jié)滑輪的高度使小車、紙帶、細繩和定滑輪上邊緣在一條水平線上，可以減小誤差，A正確；要適當?shù)剡x取坐標軸的單位長度，使圖像盡量分布在坐標平面中央，B錯誤；開始打點前要先接通電源后釋放小車，打完點后要先斷開電源后取紙帶，C正確；槽碼的質(zhì)量要適中，不要太大也不要太小，D錯誤。能力拓展能力拓展考法01計算瞬時速度【典例1】為了測定氣墊導(dǎo)軌上滑塊的加速度，滑塊上安裝了寬度為d＝3.0cm的遮光板，如圖所示，滑塊在牽引力作用下勻加速先后通過兩個光電門，配套的數(shù)字毫秒計記錄了遮光板通過光電門1的時間為Δt1＝0.30s，通過光電門2的時間為Δt2＝0.10s，遮光板從開始遮住光電門1到開始遮住光電門2的時間為Δt＝3.0s，則遮光板通過光電門1時的速度v1＝,光板通過光電門2時的速度v2＝,滑塊的加速度約為。（每個空均保留2位有效數(shù)字）答案0.10m/s0.30m/s0.067m/s2解析遮光板通過光電門1時的速度v1＝eq\f(d,Δt1)＝eq\f(0.03,0.30)m/s＝0.10m/s，遮光板通過光電門2時的速度v2＝eq\f(d,Δt2)＝eq\f(0.03,0.10)m/s＝0.30m/s，故滑塊的加速度a＝eq\f(v2－v1,Δt)≈0.067m/s2．考法02誤差分析【典例2】在研究勻變速直線運動實驗中，在打點計時器打下的紙帶上，選取一段如圖所示，實驗員告知同學(xué)們交流電的頻率為50Hz，圖中每兩點中間還有四點沒有畫出；用刻度尺量得A到B、C、D、E各點的距離依次為：1.23cm、3.71cm、7.44cm和12.42cm，則打C點時物體的瞬時速度大小為________m/s；該勻變速直線運動的加速度的大小為________m/s2.(以上結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)若實際上交流電的頻率為51Hz，則上面計算出的加速度值比實際值________．(填“大”“小”或“相等”)答案0.3111.25小解析打C點時物體的速度等于物體在BD間的平均速度：vC＝eq\f(6.21×0.01,2×0.1)m/s≈0.311m/sAB間的距離s1＝1.23cm，BC間的距離s2＝3.71cm－1.23cm＝2.48cm，CD間的距離s3＝7.44cm－3.71cm＝3.73cmDE間的距離s4＝12.42cm－7.44cm＝4.98cm.利用v-t圖像求加速度可得：a＝1.25m/s2由題意知：f測<f實，所以T測>T實，a測<a實，即計算出的加速度比實際值小．分層提分分層提分題組A基礎(chǔ)過關(guān)練1．(多選)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D點小車速度的表達式是()A.eq\f(x3＋x4,T)B.eq\f(x3＋x4,2T)C.eq\f(x2＋x3＋x4＋x5,4T) D．eq\f(x1＋x6,2T)【答案】BC【解析】可用來計算D點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．2.在“探究小車速度隨5．打點計時器使用的交流電源頻率為50Hz，在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，若交流電源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．當交流電源的頻率為50Hz時，打點計時器每隔0.02s打一個點；當交流電源的頻率低于50Hz時，打點計時器打點的時間間隔將大于0.02s，計算速度時如果仍按0.02s計算，由v＝eq\f(x,t)可知，因測量值t小于真實值，故導(dǎo)致測量出的速度值大于真實值．3.時間變化的規(guī)律”實驗中，下列做法不能減小實驗誤差的是（）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?shù)囊徊糠诌M行測量、計算D．選用各處平整程度、光滑程度相同的長木板做實驗答案：B【解析】該方法選取計數(shù)點可以使用于測量和計算的相鄰點間的間隔增大，在用直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，A正確，不符合題意；在實驗中，如果小車運動的加速度過小，打出的點很密，長度測量的相對誤差較大，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，符合題意；為了減小長度測量的相對誤差，舍去紙帶上過于密集，甚至分辨不清的點是必要的，C正確，不符合題意；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)致實驗誤差的增大，因此在實驗前對所用長木板進行挑選、檢查是必要的，D正確，不符合題意。故選B。4.以下是探究小車速度隨時間變化規(guī)律的實驗的一些步驟，其正確順序是______．①把穿過打點計時器的紙帶固定在小車上；②把打點計時器固定在木板上，并接好電路；③更換紙帶，再做兩次；④把長木板放在桌面上，并使滑輪伸出桌面；⑤使小車停在打點計時器附近，先接通電源，后放開小車；⑥將細繩拴在小車上并繞過定滑輪，下面掛上適量的鉤碼；⑦斷開電源，取出紙帶．答案：④②①⑥⑤⑦③【解析】在實驗中，應(yīng)先固定好木板，再固定打點計時器，將紙帶穿過打點計時器并固定在小車上，繞過定滑輪，并掛上適量鉤碼．準備就緒后應(yīng)先讓小車停在打點計時器附近，然后接通電源，再釋放小車，打點結(jié)束后關(guān)閉電源，更換紙帶，再做兩次．5.在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，用打點計時器在紙帶上打的點記錄了小車的運動情況．某同學(xué)做此實驗時的步驟如下：A．拉住紙帶，把小車停在靠近打點計時器的位置，放開紙帶，再接通電源；B．將打點計時器固定在長木板上；C．把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，下面掛上適當?shù)你^碼；D．小車停止運動后，直接取下紙帶；E．將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔；F．換上新紙帶，再重復(fù)操作兩次，然后從各紙帶中選取一條點跡清晰的進行測量并數(shù)據(jù)處理．其中錯誤或遺漏的步驟有①__________________________；②________________________________.將以上步驟完善后，其合理的順序為_______________________________________________．【答案】A中應(yīng)先接通電源，再放開紙帶D中取紙帶前應(yīng)先斷開電源BECADF【解析】A中應(yīng)先接通電源，再放開紙帶；D中取紙帶前應(yīng)先斷開電源．實驗步驟合理的順序為BECADF.6.在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，如圖所示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(A點為第一個點)，相鄰計數(shù)點間的時間間隔T＝0.1s.(1)根據(jù)________________計算各點的瞬時速度，則vD＝________m/s，vC＝________m/s，vB＝________m/s.(2)在如圖所示坐標系中畫出小車的v-t圖線，并根據(jù)圖線求出a＝________.(3)將圖線延長與縱軸相交，交點的物理意義：____.【答案】(1)某段較短時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度3.902.641.38(2)圖象見解析圖12.6m/s2(3)表示小車經(jīng)過A點的速度大小【解析】(1)若時間較短，平均速度可以代替中間時刻的瞬時速度．D點的瞬時速度vD＝eq\f(xCE,2T)＝eq\f(78.00,0.2)cm/s＝390cm/s＝3.90m/sC點的瞬時速度vC＝eq\f(xBD,2T)＝eq\f(52.80,0.2)cm/s＝264cm/s＝2.64m/sB點的瞬時速度vB＝eq\f(xAC,2T)＝eq\f(27.60,0.2)cm/s＝138cm/s＝1.38m/s.(2)由上述數(shù)據(jù)畫出小車的v-t圖象如圖所示，由圖線的斜率可求得它的加速度a＝eq\f(Δv,Δt)＝eq\f(1.26m/s,0.1s)＝12.6m/s2.(3)將圖線延長后，與縱軸的交點的速度表示零時刻小車經(jīng)過A點的速度大小．題組B能力提升練1.在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，下列做法正確的是（）A．作v-t圖象時，必須用圓滑曲線連線且經(jīng)過每一個點B．先使紙帶運動，再接通電源C．牽引小車的鉤碼越多越好D．將接好紙帶的小車停在靠近打點計時器處答案：D【解析】作v-t圖象時，應(yīng)用刻度尺作出直線，穿過盡可能多的點，不在直線上的點均勻分布在直線兩側(cè)，故A錯誤；先接通電源，再使紙帶運動，故B錯誤；牽引小車的鉤碼不能太多，故C錯誤；為充分利用紙帶，將接好紙帶的小車停在靠近打點計時器處，故D正確。故選D。2.有一沖刺時身高為的田徑運動員正在進行國際比賽，在終點處，有一站在路道終點旁邊的攝影記者使用照相機給他拍攝沖刺運動，攝影記者使用的照相機的光圈（控制進光量的多少）是16，快門（曝光時間）是，得到照片后測得其人的高度為，胸前號碼布上模糊部分的寬度是，由以上數(shù)據(jù)可以知道運動員的（）A．成績B．沖刺速度C．內(nèi)平均速度 D．最后1s內(nèi)的位移答案：B【解析】根據(jù)題意無法得出100m的運動時間，則無法求出100m內(nèi)的平均速度，AC錯誤；人的身高已知，則人的身高與照片的中的比例與人的位移與號碼布影象的模糊部分的比值相等，故可求出運動員的位移，因曝光時間較短，故可以用這段時間內(nèi)的平均速度代替運動員的沖線速度，B正確；最后1s內(nèi)的平均速度未知，D錯誤；故選B。3.(1)在做“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，給你以下器材：電磁打點計時器、電池組、紙帶、復(fù)寫紙、小車、鉤碼、細繩、一端附有定滑輪的長木板．其中不需要的器材是__________，還需要增添的器材有____________________________.(2)關(guān)于“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”這一實驗，下列說法正確的是________．A．長木板不能側(cè)向傾斜，也不能一端高一端低B．在釋放小車前，小車應(yīng)靠近打點計時器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．打點計時器應(yīng)接在低壓直流電源上E．小車運動時要保持紙帶與打點計時器平面、木板平行F．作v-t圖象時，應(yīng)先描點后連線，并且要把描出的所有點都連接起來【答案】(1)電池組低壓交流電源、刻度尺(2)BCE【解析】(1)電磁打點計時器使用低壓交流電源，所以不需要的器材是電池組．為了得到小車的運動規(guī)律，還需要刻度尺來測量計數(shù)點之間的距離，所以還需要低壓交流電源、刻度尺．(2)長木板不能側(cè)向傾斜，但是可以一端高一端低，故A錯誤；在釋放小車前，小車應(yīng)盡量靠近打點計時器，以能在紙帶上打出更多的點，有利于實驗數(shù)據(jù)的處理和誤差的減小，故B正確．實驗中應(yīng)先接通電源然后釋放小車，故C正確．打點計時器應(yīng)接在低壓交流電源上，故D錯誤；小車運動時要保持紙帶與打點計時器平面、木板平行，故E正確；作v-t圖象時，讓盡量多的點均勻分布在圖線的兩側(cè)，描繪成平滑的曲線，不要求所有的點都在圖線上，故F錯誤；故選B、C、E.4.在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，算出小車經(jīng)過各點的瞬時速度，描點作圖后，關(guān)于加速度的計算，下列說法正確的是（）A．根據(jù)任意兩個計數(shù)點的速度，用公式算出加速度B．根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出v-t圖像，量出圖線的傾角θ，由公式算出加速度C．根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出v-t圖像，選取圖線上相距較遠的兩個點，用公式算出加速度D．依次選擇2個計數(shù)點速度計算出多個加速度，然后算出這些加速度的平均值答案：C【解析】實驗中有偶然誤差，通過圖像法處理數(shù)據(jù)可以減小偶然誤差，選擇圖線上較遠的兩個點進行計算可以減小誤差，選項A錯誤，C正確；依次選擇2個計數(shù)點速度計算出多個加速度再求平均值，列式后發(fā)現(xiàn)多個數(shù)據(jù)在運算中被抵消，只有初末數(shù)據(jù)被利用，選項D錯誤；圖線傾角的大小與坐標軸的標度、單位有關(guān)，速度-時間圖像中圖線的傾角的正切值很多時候不具有實際意義，選項B錯誤。故選C。5.一同學(xué)在用打點計時器做實驗時，紙帶上打出的不是圓點，而是如圖所示的一些短線，這可能是因為（）A．打點計時器錯接在直流電源上B．電源電壓不穩(wěn)定C．電源的頻率不穩(wěn)定D．打點針壓得過緊答案：D6.某同學(xué)利用圖（a）所示的實驗裝置探究物塊速度隨時間的變化．物塊放在桌面上，細繩的一端與物塊相連，另一端跨過滑輪掛上鉤碼．打點計時器固定在桌面左端，所用交流電源頻率為50Hz．紙帶穿過打點計時器連接在物塊上．啟動打點計時器，釋放物塊，物塊在鉤碼的作用下拖著紙帶運動．打點計時器打出的紙帶如圖（b）所示（圖中相鄰兩點間有4個點未畫出）．根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分析，該同學(xué)認為物塊的運動為加速度不變的加速運動．回答下列問題：（1）在打點計時器打出B點時，物塊的速度大小為_____m/s．在打出D點時，物塊的速度大小為___m/s；（保留兩位有效數(shù)字）（2）物塊的加速度大小為_____m/s2．（保留兩位有效數(shù)字）答案：（1）0.560.96（2）2.0【解析】（1）根據(jù)勻變速直線運動中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度，所以（2）根據(jù)加速度的定義式可以求出加速度的大小，得a=2.0m/s2題組C培優(yōu)拔尖練1.在實驗中，利用紙帶上的數(shù)據(jù)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圖線不可能為一條直線，而應(yīng)為一條光滑的曲線②這10個點中有6個點雖然不在一條直線上，但它們在一條直線附近，只有F和B兩點離這條直線太遠③在8個點當中只有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．①③ B．②④ C．①② D．③④答案：B【解析】由于實驗存在誤差或錯誤，所以這10個點中有8個點不可能完全在一條直線上，但緊挨在一條直線附近，只有F和B兩個點離這條直線遠，用傾斜直線進行連接，這條直線通過大部分的點，不在直線上的點兩側(cè)分布均勻，此條直線可表示小車運動的規(guī)律，①③錯誤②正確。在直線通過大多數(shù)的點，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，④正確。故選B。2（多選）.某同學(xué)將紙帶穿過限位孔，接通打點計時器的電源，拉動紙帶，但在紙帶上打不上點，其可能的原因是（）A．復(fù)寫紙放反B．振針過短C．使用了直流電壓D．紙帶運動過快答案：ABC3.某同學(xué)利用圖示裝置研究小車的勻變速直線運動.他實驗時將打點計時器接到頻率為50Hz的交流電源上，得到一條紙帶，打出的部分計數(shù)點如下圖所示(每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點，圖中未畫出).s1＝3.59cm，s2＝4.41cm，s3＝5.19cm，s4＝5.97cm，s5＝6.78cm，s6＝7.64cm.則小車的加速度a＝_____m/s2(要求充分利用測量的數(shù)據(jù))，打點計時器在打B點時小車的速度vB＝___m/s.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)答案0.800.40解析相鄰的兩計數(shù)點間的時間間隔T＝0.1s，利用v-t圖像可得小車的加速度a＝0.80m/s2打點計時器在打B點時小車的速度vB＝eq\f(s1＋s2,2T)＝eq\f(3.59＋4.41×10－2,2×0.1)m/s＝0.40m/s4.(多選)一小球在水平桌面上做直線運動，用照相機對著小球每隔0.1s拍照一次，得到一幅頻閃照片，用刻度尺量得照片上小球各位置如圖所示，已知照片與實物的比例為1∶10，則()A．圖中對應(yīng)的小球在通過8cm距離內(nèi)的平均速度是2m/sB．圖中對應(yīng)的小球在通過8cm距離內(nèi)的平均速度是1.6m/sC．圖中對應(yīng)的小球通過6cm處的瞬時速度是2.5m/sD．圖中對應(yīng)的小球通過6cm處的瞬時速度是2m/s【答案】AD【解析】小球在通過8cm距離內(nèi)的平均速度eq\x\to(v)＝eq\f(x,t)＝eq\f(8×10,4×0.1)cm/s＝200cm/s＝2m/s，A對，B錯．可以認為小球通過6cm處的瞬時速度等于相鄰兩點間的平均速度v＝eq\f(x′,t′)＝eq\f(4×10cm,2×0.1s)＝200cm/s＝2m/s，C錯，D對．5．在用打點計時器探究勻變速直線運動的速度隨時間變化規(guī)律的實驗中，獲得的一段紙帶如圖所示，A、B、C、D為相鄰的四個計數(shù)點，已知AB＝1.80cm，BC＝2.00cm，CD＝2.20cm，相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔為0.1s．關(guān)于該實驗，下列說法正確的是()A．相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔為0.1s是用停表測出的B．實驗時應(yīng)先釋放小車再接通電源C．打點計時器打C點時，小車的速度為0.42m/sD．小車運動的加速度是0.2m/s2【答案】D【解析】相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔T＝0.1s，并不是停表測量出的，而是按打點先后順序每5個點取1個計數(shù)點得到的，A錯誤；實驗時應(yīng)先接通電源，再釋放小車，B錯誤；打點計時器打C點時小車的速度等于B、D兩點間的平均速度，則vC＝eq\f(xBD,2T)＝eq\f(2.00＋2.20×10－2,2×0.1)m/s＝0.21m/s，C錯誤；同理vB＝eq\f(xAC,2T)＝eq\f(1.80＋2.00×10－2,2×0.1)m/s＝0.19m/s，故a＝eq\f(vC－vB,T)＝0.2m/s2，D正確．6．在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中，(1)下列說法正確的是________．A．先釋放紙帶，再接通電源B．先接通電源，后釋放紙帶C．先接通電源或先釋放紙帶都可以D．紙帶上打點越密集，說明紙帶運動速度越大(2)使用電磁打點計時器，應(yīng)選用_____(選填“直流”或“交流”)電源，若頻率為50Hz，則每隔_____s打一個點．(3)某次實驗中得到的一條紙帶如圖所示，從比較清晰的點起，每5個點取一個計數(shù)點，分別標明0、1、2、3、4，量得x1＝30.0mm，x2＝36.0mm，x3＝42.0mm，x4＝48.0mm，則打1和4點之間的平均速度為________m/s，打2這個點時的瞬時速度為________m/s.【答案】(1)B(2)交流0.02(3)0.420.39【解析】(1)實驗時應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶，故A、C錯誤，B正確；紙帶上打點越密集，說明紙帶運動速度越小，故D錯誤．(2)打點計時器使用交流電源，頻率為50Hz，每隔0.02s打一個點．(3)1和4點之間的平均速度為v＝eq\f(x2＋x3＋x4,3T)＝eq\f(36.0＋42.0＋48.0×10－3,0.3)m/s＝0.42m/s，計數(shù)點2的瞬時速度為v2＝eq\f(x2＋x3,2T)＝eq\f(36.0＋42.0×10－3,0.2)m/s＝0.39m/s.7．如圖甲所示，用打點計時器記錄小車的運動情況．小車開始在水平玻璃板上運動，后來在薄布面上做減速運動．所打出的紙帶及相鄰兩點間的距離(單位：cm)如圖乙所示，紙帶上相鄰兩點間對應(yīng)的時間間隔為0.02s.(1)計算計時器打出點2、3時小車的速度大小，填入表中．計數(shù)點序號12345速度vn/(m·s－1)v1＝0.75v2＝____v3＝____v4＝0.45v5＝0.35(2)在平面直角坐標系中作出小車在薄布上運動的v－t圖像．(3)求出小車在玻璃板上的運動速度大?。敬鸢浮?1)0.650.55(2)圖見解析(3)0.85m/s【解析】(1)根據(jù)題圖乙可得v2＝eq\f(1.4＋1.2,0.04)cm/s＝65cm/s＝0.65m/s，v3＝eq\f(1.2＋1.0,0.04)cm/s＝55cm/s＝0.55m/s.(2)以速度為縱坐標，以時間為橫坐標建立直角坐標系．用描點法作出小車在薄布上做減速運動的v－t圖像．將圖線延長，使其與縱軸相交，如圖所示．(3)由圖像可知，小車做減速運動的初速度為0.85m/s，即小車在玻璃板上的運動速度大?。?．某實驗小組采用如圖甲所示的實驗裝置探究小車做勻變速直線運動的規(guī)律，打點計時器工作頻率為50Hz.圖乙是實驗中得到的一條較理想的紙帶，每兩個相鄰的計數(shù)點之間的時間間隔為0.10s.通過計算已經(jīng)得出了打下A、B、C、D四個點時小車的瞬時速度，以A點為計時起點，通過描點連線得到了如圖丙所示的圖像．試分析下列問題：(1)打點計時器打E點時小車的瞬時速度vE＝________m/s.(保留三位有效數(shù)字)(2)小車運動的加速度為a＝________m/s2.(保留兩位有效數(shù)字)(3)打點計時器打下A點時的速度為vA＝________m/s.【答案】(1)0.640(2)0.80(3)0.320【解析】(1)根據(jù)勻變速直線運動中間時刻的瞬時速度等于這段時間內(nèi)的平均速度知：vE＝eq\f(xDE＋xEF,2T)＝eq\f(5.99＋6.80×10－2,2×0.10)m/s＝0.640m/s.(2)在v－t圖像中，圖線的斜率表示加速度，則a＝eq\f(0.560－0.400,0.3－0.1)m/s2＝0.80m/s2.(3)由加速度的定義可知a＝eq\f(vE－vA,4T)，解得vA＝0.640m/s－0.80×0.4m/s＝0.320m/s.9.研究小車做勻變速直線運動的實驗裝置如圖甲所示，其中斜面傾角θ可調(diào)．打點計時器的工作頻率為50Hz.紙帶上計數(shù)點的間距如圖乙所示，其中每相鄰兩點之間還有4個點未畫出．(1)部分實驗步驟如下：A．測量完畢，關(guān)閉電源，取出紙帶；B．接通電源，等打點計時器工作穩(wěn)定后放開小車；C．將小車?？吭诖螯c計時器附近，小車尾部與紙帶相連；D．把打點計時器固定在平板上，讓紙帶穿過限位孔．上述實驗步驟的正確順序是________(用字母填寫)．(2)圖乙中標出的相鄰兩計數(shù)點的時間間隔T＝________s.(3)計數(shù)點5對應(yīng)的瞬時速度大小的計算式為v5＝____________________.【答案】(1)DCBA(2)0.1(3)eq\f(s4＋s5,2T)【解析】(1)實驗步驟的正確順序是DCBA.(2)相鄰兩計數(shù)點之間有4個點未畫出，故T＝0.02×5s＝0.1s.(3)用一小段時間內(nèi)的平均速度替代瞬時速度，即v5＝eq\f(s4＋s5,2T).10.一小球在桌面上從靜止開始做加速直線運動，現(xiàn)用高速攝影機在同一底片上多次曝光，記錄下小球每次曝光的位置，并將小球的位置編號．如圖甲所示，1位置恰為小球剛開始運動的瞬間，作為零時刻．攝影機連續(xù)兩次曝光的時間間隔均相同．(1)小球從1位置到6位置的運動過程中經(jīng)過各位置的速度如表所示，將表中的數(shù)據(jù)補充完整.計數(shù)點序號12345速度vn/(m·s－1)v1＝0v2＝0.06v3＝____v4＝0.18v5＝____(2)在圖乙所示的坐標紙上作出小球的速度—時間圖像(保留描點痕跡)．(3)由v－t圖像可知小車運動的規(guī)律：速度隨時間____________．【答案】(1)0.120.24(2)圖見解析(3)均勻增加【解析】(1)因為x1＋x2＝0.06m，且v2＝eq\f(0.06,2T)m/s＝0.06m/s，所以T＝0.5s因為x2＋x3＝0.12m，則v3＝eq\f(x2＋x3,2T)＝eq\f(0.12,2×0.5)m/s＝0.12m/s因為x4＋x5＝0.24m，則v5＝eq\f(x4＋x5,2T)＝eq\f(0.24,2×0.5)m/s＝0.24m/s(2)其v－t圖像如圖所示．(3)小車運動的v－t圖像是一條斜向上的直線，表示小車的速度隨時間均勻增加．2.2勻變速直線運動的速度與時間的關(guān)系學(xué)習目標學(xué)習目標課程標準學(xué)習目標1．知道勻變速直線運動的特點及分類。2．理解勻變速直線運動的v－t圖像特點。3．掌握勻變速直線運動的速度公式，會用此公式解決簡單的勻變速直線運動問題。1、知道什么是勻變速直線運動。2、知道勻變速直線運動的v-t圖像特點，知道直線的傾斜程度反映勻變速直線運動的加速度。3、理解勻變速直線運動的速度與時間的關(guān)系式，會用解簡單的勻變速直線運動問題。002預(yù)習導(dǎo)學(xué)課前研讀課本，梳理基礎(chǔ)知識：一、勻變速直線運動1．定義：沿著一條直線且_的運動，叫勻變速直線運動。注意：常見的變速運動并不是嚴格意義上的勻變速直線運動。例如，火車在加速啟動的一段時間內(nèi)的運動可以近似看成是勻變速直線運動。勻變速直線運動是一種理想化模型。2．分類(1)勻加速直線運動：物體的速度隨時間___的變速直線運動。(2)勻減速直線運動：物體的速度隨時間____的變速直線運動。二、直線運動的v－t圖像1．勻速直線運動的速度—時間圖像是的直線(如圖所示)2．勻變速直線運動的速度—時間圖像如下圖所示，勻變速直線運動的v－t圖像是一條傾斜的直線，直線a反映了速度隨時間是__的，即是勻加速直線運動的圖像；直線b反映了速度隨時間是__的，即是勻減速直線運動的圖像。三、速度與時間的關(guān)系式1．速度公式：v＝。2．對公式的理解：做勻變速直線運動的物體，在t時刻的速度v等于物體在開始時刻的_加上在整個過程中速度的。（二）即時練習：【小試牛刀1】2019年12月17日，中國首艘國產(chǎn)航母“山東艦”正式入列，標志著中國海軍正式進入雙航母時代。在“山東艦”上裝有幫助飛機起飛的彈射系統(tǒng)，已知“殲－15”型戰(zhàn)斗機在跑道上加速時產(chǎn)生的最大加速度為6.0m/s2，起飛的最小速度是70m/s，彈射系統(tǒng)能夠使飛機所具有的最大速度為40m/s，則飛機起飛需要加速的時間是()A．3s B．4sC．5s D．6s【小試牛刀2】在節(jié)假日期間，你可能到公園或游樂場玩蹦床，如下圖所示是一同學(xué)某次蹦床跳起后的v－t圖像，已知t2＝2t1，結(jié)合你的體會和經(jīng)歷，分析下列問題。(1)他所做的運動是勻變速運動嗎？(2)他跳起時速度多大？(3)哪段時間是上升的，哪段時間是下降的？(4)從圖像中可以看出，是選上升過程的速度為正方向還是選下降過程速度方向為正方向？(5)他在t2末回到蹦床上了嗎？003探究提升【問題探究1】勻變速直線運動的理解1．勻變速直線運動的屬性(1)任意相等的時間內(nèi)，速度的變化量相同。(2)不相等的時間，速度的變化量不相等，但eq\f(Δv,Δt)＝a相等，即加速度a保持不變。(3)v－t圖像是一條傾斜的直線。2．勻變速直線運動的分類(1)勻加速直線運動：物體的速度隨時間均勻增加的變速直線運動。如圖1所示的直線a表示的是勻加速直線運動。(2)勻減速直線運動：物體的速度隨時間均勻減小的變速直線運動。如圖1所示的直線b表示的是勻減速直線運動。(3)v－t圖像為穿過時間軸的直線，表示的運動整個來看既不能稱為勻加速直線運動也不能稱為勻減速直線運動，只能稱為勻變速直線運動。如圖2所示，在0～t1時間段內(nèi)是勻減速直線運動，但在t1～t2時間段內(nèi)是反向勻加速直線運動，故0～t2時間內(nèi)既不能稱為勻加速直線運動，也不能稱為勻減速直線運動。但是0～t2時間內(nèi)任意截取一段時間，eq\f(Δv,Δt)都是一個定值，故可以稱為勻變速直線運動。【典型例題1】(多選)關(guān)于勻變速直線運動，下列說法正確的是()A．勻變速直線運動的加速度恒定不變B．相鄰的相同時間間隔內(nèi)的位移相等C．在任何相等的時間Δt內(nèi)的速度變化量Δv都相等D．速度與運動時間成正比【典型例題2】如圖所示，汽車從制動到停止共用了5s，這段時間內(nèi)，汽車每1s前進的距離分別是9m、7m、5m、3m、1m。則該汽車（）A．這5s內(nèi)一定做勻減速直線運動B．全程的平均速度大于前4s內(nèi)的平均速度C．第1s內(nèi)的平均速度比汽車剛制動時的瞬時速度略小D．最初2s內(nèi)的平均速度比汽車剛制動時的瞬時速度略大【對點訓(xùn)練1】物體在做直線運動，則下列對物體運動的描述正確的是()A．加速度為負值的直線運動，一定是勻減速直線運動B．加速度大小不變的運動，一定是勻變速直線運動C．加速度恒定(不為零)的直線運動一定是勻變速直線運動D．若物體在運動的過程中，速度的方向發(fā)生改變，則一定不是勻變速直線運動【對點訓(xùn)練2】下列說法正確的是()A．若物體運動速率始終不變，則物體一定做勻速直線運動B．若物體的加速度均勻增加，則物體做勻加速直線運動C．若物體的加速度與其速度方向相反，則物體做勻減速直線運動D．若物體在任意的相等時間間隔內(nèi)位移相等，則物體做勻速直線運動【問題探究2】速度公式的理解和應(yīng)用1．公式v＝v0＋at中各量的含義：v0、v分別表示物體的初、末速度，a為物體的加速度，且a為恒量，at就是物體運動過程中速度的變化量。2．公式的適用條件：公式v＝v0＋at只適用于勻變速直線運動。3．公式的矢量性：公式v＝v0＋at中的v、v0、a均為矢量，應(yīng)用公式解題時，應(yīng)先選取正方向，一般以v0的方向為正方向。(1)若加速度方向與正方向相同，則加速度取正值，若加速度方向與正方向相反，則加速度取負值。(2)若計算出v為正值，則表示末速度方向與初速度的方向相同，若v為負值，則表示末速度方向與初速度的方向相反。4．兩種特殊情況：(1)當v0＝0時，v＝at。由于勻變速直線運動的加速度恒定不變，表明由靜止開始的勻加速直線運動的速度大小與其運動時間成正比。(2)當a＝0時，v＝v0；加速度為零的運動是勻速直線運動，也表明勻速直線運動是勻變速直線運動的特例?！镜湫屠}3】(1)一個物體以10m/s的速度在水平面上運動，某時刻起獲得一個與初速度方向相同、大小為2.5m/s2的加速度，求6s末物體的速度大??；(