2025版新教材高中物理第2章第1節(jié)實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律學案新人教版必修第一冊

PAGE5-第1節(jié)試驗：探究小車速度隨時間改變的規(guī)律1．試驗思路(1)利用紙帶計算瞬時速度：各計數(shù)點的瞬時速度可用該點前后一小段時間內(nèi)的eq\o(□,\s\up4(01))平均速度來代替。(2)利用v-t圖像推斷小車的運動狀況：以速度v為eq\o(□,\s\up4(02))縱軸、時間t為eq\o(□,\s\up4(03))橫軸建立直角坐標系，用描點法畫出小車的v-t圖像，圖線的eq\o(□,\s\up4(04))傾斜程度表示加速度的大小，假如v-t圖像是一條傾斜的直線，說明小車的速度是eq\o(□,\s\up4(05))勻稱改變的。(3)試驗器材打點計時器(帶導(dǎo)線)、eq\o(□,\s\up4(06))溝通電源、紙帶、一端附有定滑輪的長鋁板、小車、細繩、槽碼、eq\o(□,\s\up4(07))刻度尺、復(fù)寫紙、坐標紙。2．試驗步驟(1)如圖所示，把一端帶有定滑輪的長鋁板平放在試驗桌上，并使滑輪伸出桌面，打點計時器固定在長鋁板eq\o(□,\s\up4(01))沒有滑輪的一端，連接好電路。(2)把小車放在鋁板上，小車的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。(3)把小車停在eq\o(□,\s\up4(02))靠近打點計時器的位置，先eq\o(□,\s\up4(03))接通電源(填“接通電源”或“釋放小車”)，后eq\o(□,\s\up4(04))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，隨后馬上關(guān)閉電源。(4)增減所掛的槽碼(或在小車上放置重物)，更換紙帶，再做兩次試驗。3．數(shù)據(jù)記錄(1)選擇紙帶并測量為了便于測量，舍掉紙帶開頭一些eq\o(□,\s\up4(01))過于密集的點，找一個適當?shù)狞c當作計時起點(0點)，選擇相隔0.1s(或更短)的若干計數(shù)點進行測量，如圖所示，一般不是干脆測量相鄰兩個計數(shù)點間的距離，而是先測量出eq\o(□,\s\up4(02))各個計數(shù)點到計時起點的距離x1、x2、x3、x4、x5、x6，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，Δx6＝x6－x5。(2)求各計數(shù)點的瞬時速度。4．數(shù)據(jù)分析(1)作出小車運動的v-t圖像。(2)分析數(shù)據(jù)得出小車速度隨時間的改變規(guī)律。典型考點一試驗器材和操作1．某同學用如圖所示裝置做“探究小車速度隨時間改變的規(guī)律”的試驗。(1)圖中儀器A叫作____________計時器，運用220V________(填“溝通”或“直流”)電源，釋放小車前，小車應(yīng)停在________(填“靠近”或“遠離”)儀器A的位置。(2)下列是該試驗中的一部分基本步驟：A．釋放小車，讓小車帶著紙帶運動B．安裝紙帶C．把計時器固定好D．接通電源，進行打點以上步驟的正確依次是________。答案(1)電火花打點溝通靠近(2)CBDA解析(1)題圖中儀器A叫作電火花打點計時器，運用220V溝通電源，試驗過程中，釋放小車前，小車要靠近打點計時器。(2)步驟的正確依次為：先把計時器固定好，安裝紙帶，再接通電源，進行打點，之后釋放小車，讓小車帶著紙帶運動，故正確的依次是CBDA。2．用電磁打點計時器、光滑平板、小車等器材探究小車速度隨時間改變的規(guī)律，如圖所示是某同學即將釋放小車前的試驗裝置圖，該裝置圖中有3處明顯錯誤，它們分別是：(1)_____________________________________________________________；(2)_____________________________________________________________；(3)____________________________________________________________。答案(1)細線與平板不平行(2)打點計時器接的是直流電源(3)起先試驗前小車離打點計時器的距離太遠解析電磁打點計時器是一種計時儀器，所用電源為溝通電源，因此題圖中直流電源是錯誤的；細線和平板應(yīng)平行，而題圖中細線和平板不平行，故須要調(diào)整它們的位置；試驗起先時，小車應(yīng)靠近打點計時器，以保證在紙帶上打出足夠多的點，有利于數(shù)據(jù)的處理與分析，而題圖中小車離打點計時器的距離太遠，所以此處是錯誤的，也應(yīng)當進行調(diào)整。典型考點二數(shù)據(jù)處理和誤差分析3．(多選)在“探究小車速度隨時間改變的規(guī)律”的試驗中，下列說法中對于減小試驗誤差有益的是()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，只利用點跡清楚、點間間隔適當?shù)哪且徊糠诌M行測量、計算D．選用各處平整程度、光滑程度相同的長鋁板做試驗答案ACD解析合理選取計數(shù)點，可減小測量時間間隔和距離時的相對誤差，A正確；若小車的加速度過小，會使點過于密集，不便于測量，B錯誤；舍去密集的點跡，運用清楚、間隔適當?shù)狞c跡進行測量、計算可減小測量誤差，C正確；選用光滑、平整程度勻稱的長鋁板可有效降低試驗的系統(tǒng)誤差，提高數(shù)據(jù)的可信度，D正確。4．在“探究小車速度隨時間改變的規(guī)律”的試驗中，如圖甲所示為某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)，相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔T＝0.1s。(計算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)(1)依據(jù)________________________________________________計算各點的瞬時速度，則vD＝________m/s，vC＝________m/s，vB＝________m/s。(2)在如圖乙所示坐標系中畫出小車的v-t圖線，并依據(jù)圖線求出小車運動的加速度a＝________。若當時電網(wǎng)中交變電流的頻率變?yōu)?0Hz，但該同學并不知道，那么做試驗的這個同學測得的物體加速度的測量值與實際值相比________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。(3)將圖線延長與縱軸相交，交點的速度的物理意義：________________________________________。答案(1)打某點時的瞬時速度可用打該點時前后一小段時間內(nèi)的平均速度來代替3.902.641.38(2)圖見解析12.6m/s2偏小(3)表示零時刻小車經(jīng)過A點的速度解析(1)打某點時的瞬時速度可用打該點時前后一小段時間內(nèi)的平均速度來代替。打D點的瞬時速度vD＝eq\f(xCE,2T)＝eq\f(105.60－27.60cm,0.2s)＝390cm/s＝3.90m/s，打C點的瞬時速度vC＝eq\f(xBD,2T)＝eq\f(60.30－7.50cm,0.2s)＝264cm/s＝2.64m/s，打B點的瞬時速度vB＝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