2024-2025學(xué)年新教材高中物理第二章勻變速直線運動的研究1實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律練習(xí)含解析新人教版必修第一冊

PAGE14-第1節(jié)試驗：探究小車速度隨時間改變的規(guī)律必備學(xué)問基礎(chǔ)練進階訓(xùn)練第一層學(xué)問點一試驗原理1.在用打點計時器“探究小車速度隨時間改變的規(guī)律”的試驗中：(1)某同學(xué)將打點計時器接到頻率為50Hz的溝通電源上，試驗時得到一條試驗紙帶，紙帶上O、A、B、C、D、E為計數(shù)點，每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點沒有畫出．由紙帶可知，在打C點時小車的速度vC＝________m/s.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)(2)若試驗時電源頻率略低于50Hz，但該同學(xué)仍按50Hz計算小車的速度，則測量得到的小車速度與真實速度相比將________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)．學(xué)問點二試驗器材2.在下列給出的器材中，選出“探究小車速度隨時間改變的規(guī)律”的試驗中所需的器材填在橫線上(填編號)．①電磁打點計時器②天平③低壓溝通電源④低壓直流電源⑤細繩和紙帶⑥鉤碼和小車⑦停表⑧一端有滑輪的長木板⑨刻度尺所需的器材是________．學(xué)問點三試驗步驟3.在做“探究小車速度隨時間改變的規(guī)律”的試驗中，某同學(xué)操作中有以下試驗步驟，其中有錯誤、多余或遺漏的步驟．(遺漏步驟可編上序號G、H、…)A．拉住紙帶，將小車移至靠近打點計時器處先放開紙帶，再接通電源B．將打點計時器固定在平板上，并接好電路C．把一根細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，下面吊著適當重的鉤碼D．取下紙帶，斷開電源E．將平板一端抬高，輕推小車，使小車能在平板上做勻速運動F．將紙帶固定在小車尾部，并穿過計時器的限位孔(1)所列步驟中有錯誤的是________(填序號)．(2)遺漏的步驟是：________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(3)將以上步驟完善后寫出合理的步驟依次：________.4．某同學(xué)做“探究小車速度隨時間改變的規(guī)律”的試驗裝置如圖所示．一小車放在水平長木板上，左側(cè)拴有一細軟線，跨過固定在木板邊緣的滑輪與一槽碼相連，小車右側(cè)與穿過電火花計時器的紙帶相連，在槽碼牽引下，小車在木板上向左運動．電火花計時器所用的溝通電頻率為50Hz.(1)試驗中，除電火花計時器(含紙帶、墨粉紙)、小車、長木板、導(dǎo)線、細線及開關(guān)外，在下面的儀器和器材中，必需運用的有________．(填選項代號)A．電壓為4～6V的50Hz溝通電源B．電壓為220V的50Hz溝通電源C．刻度尺D．停表E．天平F．槽碼(2)該同學(xué)進行了以下試驗操作步驟，其中錯誤的步驟是________．A．將計時器固定在長木板有滑輪的一端，并接好電路B．將紙帶固定在小車尾部，并穿過計時器的限位孔C．把一條細線拴在小車上，細線跨過定滑輪，下面吊著槽碼D．拉住紙帶，將小車移到靠近計時器的一端后，放開紙帶，再接通電源學(xué)問點四數(shù)據(jù)處理5.在“探究小車速度隨時間改變的規(guī)律”的試驗中，某同學(xué)用打點計時器記錄了被小車拖動的紙帶的運動狀況，在紙帶上確定出A、B、C、D、E共五個計數(shù)點．測得計數(shù)點間的距離如圖甲所示，每兩個相鄰的計數(shù)點之間還有4個點未畫出來．(1)試依據(jù)紙帶上各個計數(shù)點間的距離，計算出打下B、C、D三個點時小車的瞬時速度，則vB＝________m/s，vC＝________m/s，vD＝________m/s.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)(2)在圖乙所示的坐標系中作出小車的v－t圖線，并依據(jù)圖線求出a＝________m/s2.(3)將圖線延長與縱軸相交，此交點的物理意義是________________________________________________________________________________________________________________________________________________.

關(guān)鍵實力綜合練進階訓(xùn)練其次層一、單項選擇題1．某同學(xué)在“探究小車速度隨時間改變規(guī)律”的試驗中，所得紙帶點間距過密，若利用該紙帶分析小車運動狀況，下列做法可行的是()A．每隔9個點取一個計數(shù)點，計數(shù)點時間間隔為0.2sB．每隔2個點取一個計數(shù)點，計數(shù)點時間間隔為0.04sC．只探討紙帶后端幾個間距較大的點所在區(qū)域D．只探討紙帶前端較密的幾個點所在區(qū)域2．在“探究小車速度隨時間改變的規(guī)律”的試驗中，下列說法中正確的是()A．長木板確定要水平擺放B．運用刻度尺測量長度時，不必估讀C．運用刻度尺測量長度時，要估讀到分度值的下一位D．作v－t圖像時，所描線必需經(jīng)過每一個點3．在“探究小車速度隨時間改變的規(guī)律”試驗中，下列說法正確的是()A．小車在鉤碼的牽引下運動時只需打一條紙帶，然后進行數(shù)據(jù)處理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)點間的時間間隔必需是0.1s4.在“探究小車速度隨時間改變的規(guī)律”試驗中，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．某次試驗中某同學(xué)描出的點如圖所示，在直角坐標系上一共描出了10個點．下列思索有道理的是()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圖線不行能為一條直線，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，但它們在一條直線旁邊，只有F和B兩點離這條直線太遠③在10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，這條直線確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)可能是試驗誤差造成的，而與直線偏離較大的點(B、F)則可能是試驗中出現(xiàn)錯誤造成的A．①③B．②④C．①②D．③④二、多項選擇題5.如圖甲、乙所示為同一打點計時器打出的兩條紙帶，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6．在做“探究小車速度隨時間改變的規(guī)律”的試驗時，下列方法中有利于減小試驗誤差的是()A．選取計數(shù)點，把每5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，只利用點跡清楚、點間距適當?shù)哪且徊糠贮c進行測量、計算D．選用各處平整程度、光滑程度相同的長木板做試驗三、非選擇題7．(易錯題)在“探究小車速度隨時間改變的規(guī)律”的試驗中，如圖所示為一次記錄小車運動狀況的紙帶，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)依據(jù)____________________計算打各點時小車的瞬時速度大小，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，并依據(jù)圖線求出a＝________.(3)將圖線延長與縱軸相交，交點速度的物理意義：________________________________________________________________________________________________________________________________________________.8．如圖甲所示，用打點計時器記錄小車的運動狀況．小車起先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．試用作圖法(v－t圖像)求出小車在玻璃板上的運動速度．學(xué)科素養(yǎng)升級練進階訓(xùn)練第三層1．在做“探究小車速度隨時間改變的規(guī)律”的試驗中：(1)試驗供應(yīng)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、溝通電源、復(fù)寫紙、彈簧測力計．其中在本試驗中不須要的器材是________．(2)如圖甲所示是某同學(xué)由打點計時器得到的表示小車運動過程的一條清楚紙帶，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T＝0.02s，則相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔為________s.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、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(3)以A點為計時起點，在圖乙所示坐標系中畫出小車的速度—時間關(guān)系圖線．(4)計算出的小車的加速度大小a＝________m/s2.2．探討小車勻變速直線運動的試驗裝置如圖甲所示，其中斜面傾角可調(diào)．已知電火花計時器所用溝通電的周期為0.02s．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)部分試驗步驟如下：A．調(diào)整傾角，使小車能夠勻速下滑．B．關(guān)閉電源，取出紙帶．C．接通電源，待計時器工作穩(wěn)定后放開小車．D．把計時器固定在平板上，將紙帶穿過限位孔．E．將小車?？吭谟嫊r器旁邊，小車尾部與紙帶相連．F．選擇220V溝通電源并接好電路．G．選擇6～8V直流電源并接好電路．H．選擇6～10V溝通電源并接好電路．選擇其中必需的試驗步驟并按正確的先后依次排列：________(用字母填寫)．(2)小車加速度大小的計算式應(yīng)為a＝________.(3)假如當時電源中交變電流的周期不正常，比已知的T略大，而做試驗的同學(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”)．3．在“探究小車速度隨時間改變的規(guī)律”的試驗中：(1)如圖甲所示，所用計時器的工作電壓為________；A．直流220VB．溝通220VC．直流6VD．溝通8V(2)某次試驗得到如圖乙所示的一條清楚紙帶，截取了其中一段用刻度尺(單位：cm)進行測量，在紙帶上標注了A、B、C、D、E、F、G共7個計數(shù)點(每兩個點跡標注一個計數(shù)點)，已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz，取計數(shù)點A對應(yīng)時刻為0.其中計數(shù)點E所在位置的刻度尺讀數(shù)為________cm，小車加速過程中D、F段的平均速度為________m/s(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)，用這一速度表示小車通過E點時的瞬時速度，并將其描點在坐標紙上(其中B、C、D、F四個點已描點完成)．請同學(xué)們在坐標紙上擬合圖線，并求解小車運動的加速度大小a＝________m/s2(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)．其次章勻變速直線運動的探討第1節(jié)試驗：探究小車速度隨時間改變的規(guī)律必備學(xué)問基礎(chǔ)練1．解析：(1)當電源頻率是50Hz時，打點計時器每隔0.02s打一次點，每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點沒有畫出，因此時間間隔為T＝5×0.02s＝0.1s，由紙帶數(shù)據(jù)，打C點時小車的速度vC＝eq\f(xBD,2T)＝eq\f(28.19－11.94,0.2)×10－2m/s≈0.813m/s.(2)當電源頻率低于50Hz時，其打點周期大于0.02s，所以仍按50Hz計算，即0.02s，據(jù)v＝eq\f(x,t)可知，測出的速度數(shù)值將比真實值偏大．點睛：解答本題的關(guān)鍵是駕馭紙帶的處理，會通過紙帶求解瞬時速度和加速度，并駕馭試驗操作步驟．能夠知道相鄰的計數(shù)點之間的時間間隔，在平常練習(xí)中要加強基礎(chǔ)學(xué)問的理解與應(yīng)用，提高解決問題的實力．答案：(1)0.813(2)偏大2．解析：電磁打點計時器是一種計時儀器，所用電源是低壓溝通電源，因此④⑦不須要．該試驗不須要測量質(zhì)量，因此②不須要．答案：①③⑤⑥⑧⑨3．解析：(1)所列步驟中有錯誤的是A和D，應(yīng)先接通電源，再放開紙帶；試驗結(jié)束后，先斷開電源，再取下紙帶．(2)遺漏步驟：G.換上新紙帶重復(fù)試驗三次．(3)多余的步驟是E，故合理的步驟依次為BFCADG.答案：(1)AD(2)G.換上新紙帶重復(fù)試驗三次(3)BFCADG4．解析：(1)電火花計時器應(yīng)運用220V的溝通電源，試驗須要用刻度尺測紙帶上兩點間的距離，試驗須要用槽碼牽引小車運動，故須要的試驗器材有：BCF.(2)試驗前應(yīng)將計時器固定在長木板不帶滑輪的一端，并接好電路，故A錯誤；將紙帶固定在小車尾部，并穿過計時器的限位孔，故B正確；把一條細線拴在小車上，細線跨過定滑輪，下面吊著槽碼，故C正確；試驗時應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶，故D錯誤．所以選A、D.答案：(1)BCF(2)AD5．解析：(1)vB＝eq\f(xAC,2T)＝eq\f(27.60×10－3,0.2)m/s＝0.138m/s，vC＝eq\f(xBD,2T)＝eq\f(60.30－7.50×10－3,0.2)m/s＝0.264m/s，vD＝eq\f(xCE,2T)＝eq\f(105.60－27.60×10－3,0.2)m/s＝0.390m/s.(2)依據(jù)v－t圖像求加速度即畫出圖線后求圖線的斜率，k＝eq\f(Δv,Δt)＝1.26m/s2.(3)將圖線延長與縱軸的交點，即橫坐標為0時的縱坐標的量，此為零時刻經(jīng)過A點的速度大?。椒偨Y(jié)：(1)利用紙帶求速度的方法：利用平均速度近似等于中間時刻的瞬時速度．(2)利用紙帶求加速度的方法：求出各點的瞬時速度畫出v－t圖像，圖線的斜率即加速度的數(shù)值．答案：(1)0.1380.2640.390(2)如圖所示1.26(3)零時刻經(jīng)過A點的速度大小關(guān)鍵實力綜合練1．解析：探究小車速度隨時間改變的規(guī)律的試驗中，假如所得紙帶點間距過密，要利用該紙帶分析小車的運動狀況，應(yīng)當每隔多個點取一個計數(shù)點，然后計算相鄰的兩個計數(shù)點之間的時間間隔，要考慮減小誤差，就要得到盡量多的數(shù)據(jù)，往往兩個計數(shù)點之間的間隔為5T或10T等整數(shù)，每隔9個點取一個計數(shù)點，時間間隔為0.2s，每隔2個點取一個計數(shù)點，間隔為0.06s，所以A正確，B錯誤．要探討紙帶整個過程中的運動狀況，不能取其中的一部分探討，所以C、D錯誤．答案：A2．解析：試驗過程中，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．運用刻度尺測長度時，須要估讀，要估讀到分度值的下一位，B錯誤，C正確．作v－t圖像時，若各點與直線擬合，則作直線并使直線經(jīng)過盡量多的點，D錯誤．答案：C3．解析：小車在鉤碼的牽引下運動時，須要采納多次測量，打出多條紙帶，進行數(shù)據(jù)處理，有利于減小誤差，故A錯誤；紙帶上起先時打的點比較密集，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)點間的時間間隔不確定取0.1s，故D錯誤．答案：C4．解析：因為有誤差，這些點才不行能在一條直線上，若志向化，這些點將都在一條直線上，①③錯誤，②④正確．答案：B5．解析：由題圖紙帶可以看出，打下計數(shù)點“0”至“5”的過程中，甲的位移比乙的小，而經(jīng)驗的時間相等，則甲的平均速度小于乙的平均速度，故A錯誤，B正確；紙帶甲點跡勻稱，則其加速度為零，而紙帶乙的速度減小，加速度不為零，故C錯誤，D正確．答案：BD6．解析：把每打五個點的時間間隔作為一個時間單位，這樣可以增加測量點間的距離，減小測量過程所產(chǎn)生的誤差，A正確；小車的加速度過小，則物體運動間距太密集，測量誤差較大，B錯誤；紙帶上密集的點，點間間距過小，測量誤差較大，應(yīng)舍去，而只利用點跡清楚、點間間隔適當?shù)哪遣糠诌M行測量、計算，C正確；選用各處平整程度相同的長木板做試驗，這樣受力勻稱，加速度改變小，試驗誤差小，D正確．答案：ACD7．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．vD＝eq\f(xCE,2T)＝eq\f(78.00cm,0.2s)＝390cm/s＝3.90m/svC＝eq\f(xBD,2T)＝eq\f(52.80cm,0.2s)＝264cm/s＝2.64m/svB＝eq\f(xAC,2T)＝eq\f(27.60cm,0.2s)＝138cm/s＝1.38m/s(2)由(1)中數(shù)據(jù)畫出小車的v－t圖像如圖所示，由圖線的斜率可求得小車的加速度a＝eq\f(Δv,Δt)＝12.6m/s2(3)將圖線延長后，與縱軸交點的速度表示零時刻小車的速度大小．答案：(1)某段時間內(nèi)的平均速度表示中間時刻的瞬時速度3.902.641.38(2)見解析圖12.6m/s2(3)零時刻小車的速度大小8．解析：設(shè)對應(yīng)點1、2、3、4、5的瞬時速度分別為v1、v2、v3、v4、v5，則有v1＝eq\f(1.6＋1.4,0.04)cm/s＝75cm/s＝0.75m/s，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，v4＝eq\f(1.0＋0.8,0.04)cm/s＝45cm/s＝0.45m/s，v5＝eq\f(0.8＋0.6,0.04)cm/s＝35cm/s＝0.35m/s，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．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小．答案：見解析學(xué)科素養(yǎng)升級練1．解析：(1)本試驗中不須要測量力的大小，因此不須要的器材是彈簧測力計．(2)相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔為0.10s．依據(jù)某點的瞬時速度可用該點前后一段時間內(nèi)的平均速度來代替知vD＝eq\f(x3＋x4,2×5T)＝eq\f(0.0833＋0.0895,2×0.1)m/s＝0.864m/s.(3)小車的速度—時間關(guān)系圖線如圖所示(4)在v－t圖像中，圖線的斜率表示加速度，則a＝eq\f(Δv,Δt)＝(0.64±0.01)m/s2.答案：(1