高中物理人教版 (2019)必修 第一册第二章 匀变速直线运动的研究1 实验：探究小车速度随时间变化的规律授课课件ppt

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2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律  同步练习一、单选题（本大题共10小题）1. [容易] 某同学在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中，所得纸带点间距过密，若利用该纸带分析小车运动情况，下列做法可行的是(　 　)A．每隔9个点取一个计数点，计数点时间间隔为0.2 sB．每隔2个点取一个计数点，计数点时间间隔为0.04 sC．只研究纸带后端几个间距较大的点所在区域D．只研究纸带前端较密的几个点所在区域【答案】A【解析】每隔9个点取一个计数点，计数点时间间隔为T＝0.02×10 s＝0.2 s，A对；每隔2个点取一个计数点，计数点时间间隔为T′＝0.02×3 s＝0.06 s，B错；依据长度越长时，测量误差越小，因此在处理纸带时，需要选取计数点，使得测量间距较大，从而提高测量的精确度，C、D错，选A。故选A。
2. [容易] 在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下列实验操作中，错误的是（　　）A．打点计时器应使用交流电源B．将打点计时器固定在长木板无滑轮一端，并接好电源C．实验开始时，先释放小车，再接通打点计时器电源D．打点结束后，先断开电源，再取下纸带【答案】C【详解】A．打点计时器应使用交流电源，A正确；B．将打点计时器固定在长木板无滑轮一端，并接好电源，B正确；C．实验开始时，先接通打点计时器电源，在释放小车，C错误；D．打点结束后，先断开电源，再取下纸带，D正确。故选C。3. [容易]小明同学拉着穿过打点计时器的纸带的一端，向左运动，在纸带上打出了一系列的点，点迹分布如图所示，请你由此判断纸带的运动情况是
 A. 先匀速直线运动后减速直线运动 B. 先加速直线运动后匀速直线运动
C. 先减速直线运动后加速直线运动 D. 先加速直线运动后减速直线运动【答案】D【解析】根据相邻的计时点的距离变化判断小车的运动。
知道打点计时器的原理，知道相邻的计时点的时间间隔相等。
【解答】
从图中看出，相邻的计时点的距离先越来越大，后越来越小，所以小车先做加速运动后做减速运动。
故D正确，A、B、C错误。
故选D。
4. [容易]某同学在“研究小车速度随时间变化规律”的实验中，工作电源频率为，所得纸带点间距过密，若利用该纸带分析小车运动的情况，下列做法可行的是A. 每隔4个点取一个计数点，计数点时间间隔为
B. 每隔4个点取一个计数点，计数点时间间隔为
C. 只研究纸带后端几个间距较大的点所在区域
D. 直接研究纸带上的点，不需要取计数点【答案】A【解析】由周期与频率的关系求出打点周期，即可求解计数点间的时间间隔，在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中需要对纸带上大部分点进行分析，不能只研究几个间距较大的区域，测量长度的误差大小与所测长度的长短有关，所以需要取计数点研究。
本题考查了探究小车速度随时间变化的规律。对于基础知识，平时训练不可忽略，要在练习中不断加强。
【解答】
每隔4个点取一个计数点，计数点时间间隔为，故A正确，B错误；
在分析纸带时，不能只研究纸带后端几个间距较大的点所在区域，应依据长度越长时，测量误差越小，因此在处理纸带时，如果点距过密，则需要选取计数点，从而提高测量的精确度，故CD错误。
故选A。
5. [较易]在实验“探究小车速度随时间变化的规律”中，我们采用的正确方法是A. 为了减小误差，不能舍掉开头过于紧密的点
B. 为了实验精确，必须选取纸带上第一个点作计时起点
C. 每相邻计数点的时间间隔只能取
D. 每相邻计数点的时间间隔可视打点密度而定，可取、、均可【答案】D【解析】解：AB、小车开始运动时速度较小，点迹比较密集，不便于测量，所以舍掉开头过于密集的点，故AB错误；
CD、选择计数点时，应以测量误差小为原则，不是只能取，可以选、、、均可，故D正确，C错误。
故选：D。
正确解答本题需要明确实验中的具体操作细节的含义以及如何进行数据处理。
本题考查了实验的具体操作细节，要加强实验的实际操作，不能单凭背实验来解答实验问题。
6. [较易]在“用打点计时器探究匀变速直线运动速度随时间的变化规律”实验中，某同学得到一条纸带，如图所示，图中的点为计数点，在每相邻的计数点之间还有四个点没有画出，相邻计数点的时间间隔为T，所用电源的频率为50Hz，下列说法中正确的是
 A. 相邻计数点间的时间间隔
B. 计数点B的的速度可表示为
C. 纸带的加速度可表示为
D. 打点过程中应先释放纸带再打开电源【答案】B【解析】据题意每相邻的计数点之间还有四个点没有画出，可知相邻计数点间的时间间隔为；据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该段的平均速度知计数点B的的速度；由位移差公式知纸带的加速度；打点过程中应先打开电源再释放纸带。
本题主要考查用打点计时器探究匀变速直线运动速度随时间的变化规律实验知识。
【解答】
A.因每相邻的计数点之间还有四个点没有画出，相邻计数点的时间间隔为T，所用电源的频率为50Hz，所以相邻计数点间的时间间隔为，故A错误；
B.据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该段的平均速度，知计数点B的的速度可表示为，故B正确；
C.由位移差公式，知纸带的加速度可表示为，故C错误；
D.打点过程中应先打开电源再释放纸带，故D错误。
故选B。
7. [一般]在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，对于减小实验误差来说，下列方法错误的是A. 选取计数点，把每打五个点的时间间隔当作时间单位
B. 使小车运动的加速度尽量小些
C. 舍去纸带上密集的点，只利用点迹清晰、点间间隔适当的那一部分进行测量、计算
D. 选用各处平整程度、光滑程度相同的长木块做实验【答案】B【解析】解：A、选取计数点，可增加测量距离，减小测量过程所产生的误差，故A正确；
B、若小车加速度减小，则点迹间距差别较小，且初始点距太近，测量误差较大，故应适当增大加速度，不可行，故B错误；
C、纸带上开始时密集的点，点距过小，测量误差较大，故应舍去，故C正确；
D、选用各处平整程度、光滑程度相同的长木块做实验，故D正确。
本题选择错误的，故选：B。
在探究小车速度随时间变化的规律实验过程中，对于减小实验误差来说，应增加纸带的测量长度，增大点迹距离。
增加纸带的测量长度，增大点迹距离，选择清晰的点迹，是纸带问题最通用的减小误差的方法。
8. [较难]某同学在探究小车速度随时间变化规律的实验中，所得纸带点间距过密，若利用该纸带分析小车运动情况，下列做法可行的是A. 每隔9个点取一计数点，计数点时间间隔为 s
B. 每隔2个点取一个计数点，计数点时间间隔为 s
C. 只研究纸带后端几个间距较大的点所在区域
D. 只研究纸带前端较密的几个点所在区域【答案】A【解析】解：A、每隔9个点取一个计数点，计数点时间间隔为，故A正确；
B、每隔2个点取一个计数点，计数点时间间隔为 s，故B错误；
CD、依据长度越长时，测量误差越小，因此在处理纸带时，需要选取计数点，使得测量间距较大，从而提高测量的精确度，故CD错误；
故选：A。
根据平均速度公式，结合中时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，及长度越长，测量误差越小，从而即可求解。
考查小车速度随时间变化规律的实验原理，掌握求解平均速度的方法，理解测量长度的误差大小与所测长度的长短有关。
9. [困难]在“用电火花计时器探究匀变速直线运动速度随时间变化规律”的实验中，将夹有纸带的重物由静止释放，所打纸带如图所示，相邻点迹间的时间间隔为则打点计时器打B点时，重物下落的速为A.  B.  C.  D. 【答案】D【解析】解：根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，那么B点的速度等于AC段的平均速度，
则，故ABC错误，D正确；
故选：D。
根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，求出B点的瞬时速度，从而即可求解。
解决本题的关键掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时速度，注意平均速度越接近瞬时速度的条件。
二、实验题（本大题共5小题）10. [较易]在“研究小车的匀变速直线运动规律”的实验中，打点计时器使用的电源频率为50Hz，实验打出的纸带如图所示，相邻两个计数点间还有4个点未画出，则打下两个计数点间的时间间隔为______s；在打点计时器打出B点时，小车的速度大小为______；小车的加速度大小为______结果均保留两位有效数字。
 【答案】    【解析】解：由于每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，所以相邻的计数点间的时间间隔为：
根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上B点时小车的瞬时速度大小，
根据匀变速直线运动的推论公式可以求出加速度的大小，
 
故答案为：，；。
根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上点B时小车的瞬时速度大小；
根据匀变速直线运动的推论公式，结合遂差法可以求出加速度的大小。
要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用，掌握求解瞬时速度的方法，及理解遂差法求解加速度的公式，注意单位的换算。
11. [一般] (1)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，按照实验进行的先后顺序，将下列步骤的代号填在横线上________________。A．把穿过打点计时器的纸带固定在小车的后面B．把打点计时器固定在长木板的没有滑轮的一端，并连好电路C．换上新的纸带，再重复做两次D．把长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面E．使小车停在靠近打点计时器处，接通电源，放开小车，让小车运动F．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下边吊着合适的钩码G．断开电源，取下纸带(2)某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，其相邻点间的距离如图所示，每两个相邻的计数点之间还有4个打印点未画出；①试根据纸带上各个计数点间的距离，计算出打下B、C、D、E、F五个点时小车的瞬时速度，并将各个速度值填入下表，要求保留3位有效数字vB＝_______ m/s；vF＝_________ m/s。 vBvCvDvEvF数值(m/s)—0.4790.5600.640—②将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线。 ③由所画速度—时间图像求出小车加速度为_________m/s2。【答案】(1) DBAFEGC    （2）0.400    0.721    0.80【解析】
(1)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，应先把长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，然后把打点计时器固定在长木板的没有滑轮的一端，并连好电路，再把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面，把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下边吊着合适的钩码，使小车停在靠近打点计时器处，接通电源，放开小车，让小车运动，断开电源，取出纸带，最后换上新的纸带，再重做两次。根据上面的过程可知步骤为：DBAFEGC；(2)①B点的瞬时速度为：vB＝＝m/s＝0.400 m/sF点的瞬时速度为：vF＝＝m/s＝0.721 m/s②将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线，如图所示。③由所画速度－时间图像，在图线上取一点(0.4，0.64)，结合图线的斜率知，a＝＝m/s2＝0.80 m/s2。12. [一般]某某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出0、1、2、3、4、5、6共7个测量点．其相邻点间的距离如图所示，每两个相邻的测量点之间的时间间隔为，试完成下面问题．根据纸带上各个测量点间的距离，某同学已将1、2、3、5点对应的时刻的瞬时速度进行计算并填入表中，请你将4点对应的时刻的瞬时速度填入表中．要求保留3位有效数字瞬时速度数值________在图中所示的直角坐标系中画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线________．
由图象求出小车的加速度________．【答案】见解析图【解析】点对应的瞬时速度．描点作图                                                                                根据图象得： ．
故答案为：见解析图13.[一般]在研究小车速度随时间变化关系的实验中，让小车在橡皮筋的作用下从静止弹出，打点计时器在与小车连接的纸带上打出一系列的点。从纸带上的A点开始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图所示。已知打点计时器电源的频率为，通过分析纸带数据可判断：小车速度的变化情况是_________________，小车运动的最大速度在________填表示计数点的字母两个相邻的计数点之间；电火花计时器是使用_______电源，它的工作电压为________V，每隔_______s打一点。如图是某同学做“研究匀变速直线运动”实验时获得的一条纸带．打点计时器电源频率为、B、C、D、E、F、G是纸带上7个连续的点，F点由于不清晰而未画出．试根据纸带上的数据，推测F点在刻度尺上的位置，其读数应记为______cm。算出F点对应的速度大小为______计算结果保留两位有效数字请根据纸带上的数据，作出的图象根据图象，可得时的速度_____，加速度______计算结果保留两位有效数字【答案】先增大后减小交流；；作出的图象如图；；；【解析】
由纸带间距可知速度变化情况和最大速度对应的位置
电磁打点计时器是使用低压交流电源的计时仪器，工作电压是，电火花计时器的工作电压是应用打点计时器时，要先接通电源，然后再放开纸带。
【解答】
由纸带间距先增大后减小可知，小车速度先增大后减小间距最大的点之间出现小车的最大速度，故应该是EF之间。
 电火花式打点计时器工作的电压是220V，当电源频率为50Hz时，打点计时器每隔打一个点。
故答案为：先增大后减小，交流，220，。
【分析】
根据连续相等时间内的位移之差是一恒量求出EF间的距离，从而得出F点对应的刻度根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出F点的瞬时速度．
求出B、C、D、E的瞬时速度，作出图线根据图线与纵轴的截距求出A点的速度，根据图线的斜率求出加速度．
解决本题的关键掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时速度和加速度，关键是匀变速直线运动推论的运用．
【解答】
由图1可知，，，，，
可知连续相等时间内的位移之差，可知，则F点读数应记为．
点的瞬时速度，同理C点的速度，D点的
速度，E点的速度，作出速度时间图线，如图所示．纵轴截距表示A点的速度，可知，加速度．
故答案为：，如图所示，．
14. [较难]某在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中：
电火花计时器正常工作时，其打点的周期取决于______；
A.交流电压的高低
B.交流电的频率
C.墨粉纸盘的大小
D.纸带的长度
下列操作中正确的有______；
A.在释放小车前，小车要靠近打点计时器
B.打点计时器应放在长木板的有滑轮一端
C.应先释放小车，后接通电源
D.电火花计时器应使用低压交流电源
某同学用如图所示的装置测定匀加速直线运动的加速度，打出的一条纸带如图所示，A、B、C、D、E为在纸带上所选的计数点，相邻计数点间的时间间隔为：
实验时纸带的______端是和小车相连的；选填“左”或“右”
打点计时器打下C点时小车的速度大小为______；
由纸带所示数据可算出小车的加速度大小为______。
 【答案】B  A  左    【解析】解：电火花计时器正常工作时的打点周期等于交流电频率的倒数，由交流电的频率决定，故B正确，ACD错误；
故选：B。
、在释放小车前，小车要靠近打点计时器，故A正确；
B、打点计时器应放在长木板没有滑轮一端，故B错误；
C、应先接通电源，后释放小车，故C错误；
D、电火花计时器应使用220V的交流电源，故D错误；
故选：A。
由图所示纸带可知，纸带的左端与小车相连。
打C点时小车的速度：；
小车的加速度：；
故答案为：；；左；；。
打点计时器的打点时间间隔等于电源频率的倒数；
释放小车前，小车要靠近打点计时器，要远离有定滑轮的一端；实验时要先接通电源，然后再放开小车，电火花计时器使用220V的交流电源，电磁打点计时器使用4至6V的低压交流电源；
小车做加速运动，在相等时间内的位移越来越大，纸带与小车相连的一端相邻点间的距离小；小车做匀加速直线运动，C点的速度等于小车在BD间的平均速度；根据可以求出小车的加速度。
本题考查了打点计时器的周期、实验注意事项、根据纸带判断物体平均速度的大小等问题；打点计时器是高中物理实验中常用的计时仪器，一定要掌握其原理、使用方法、使用注意事项；同时要掌握匀变速运动的两个重要推论即可正确解题。