【物理】2019届一轮复习人教版实验：探究小车速度随时间得关系学案

【物理】2019届一轮复习人教版实验：探究小车速度随时间得关系学案

知识点梳理 一、实验目的 ‎1．练习正确使用打点计时器．‎ ‎2．会利用纸带求匀变速直线运动的瞬时速度、加速度．‎ ‎3．会利用纸带探究小车速度随时间变化的规律，并能画出小车运动的v－t图象，根据图象求加速度．‎ 二、实验原理 利用打点计时器测定物体做匀变速直线运动时的两个基本量：位移与时间,由匀变速直线运动的规律,获得物体运动情况：速度与加速度.‎ 为了更直观地反映各时刻速度随时间变化的规律，可采用图像描点法，根据几个时刻的速度与时间关系作出υ－t图线．‎ 三、实验器材：‎ a．附有滑轮的长木板；b．小车；c．带小钩的细线；d．‎25g的钩码3个；e．打点计时器；f．纸带、刻度尺；g．低压交流学生电源；h．导线．‎ 四、实验步骤 ‎　①按下图把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面,把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端,连接好电路.‎ 打点计时器 钩码 接电源 实验小车 纸带 制动装置 图1-1‎ ‎②把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面．实验如图所示，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行．‎ ‎③把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，后放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，换上新纸带，重复三次．‎ ‎④从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开关一些比较密集的点，从后边便于测量的点开始确定计数点，为了计算方便和减小误差，通常用连续打点五次的时间作为时间单位，即T＝0.1s，如图所示，‎ 图‎1-6-2‎ x1 x2 x3 x4 x5 x6‎ 正确使用毫米刻度尺测量每相邻两计数点间的距离，并填入设计的表板中．‎ 位置编号 ‎0‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ 时间t/s ‎0‎ ‎0.1‎ ‎0.2‎ ‎0.3‎ ‎0.4‎ ‎0.5‎ 相邻两计数点间的距离x/m 计数点的速度υ/(m/s)‎ ‎⑤利用某一段时间的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度求得各计数点的瞬时速度．‎ ‎⑥增减所拴的钩码数，再做两次实验．‎ 五、注意事项 ‎1.细绳尽可能与平板平行,以确保细绳对小车的拉力不变.‎ ‎2.实验中应先接通电源，后让小车运动；实验完毕应先断开电源后取纸带．‎ ‎3.开始释放小车时,小车应尽量靠近打点计时器.‎ ‎4.小车的加速度应适当大一些,以能在纸带长约50cm的范围内清楚地取7 8个计数点为宜.‎ ‎5. 在到达长木板末端前应让小车停止运动，要防止钩码落地和小车与滑轮相撞．‎ ‎6. 选择一条点迹清晰的纸带，舍弃点密集部分，适当选取计数点．要区别计时器打出的点与人为选取的计数点(一般把计时器打出的5个点作为1个计数点).选取的计数点不少于6个.‎ ‎7.不要分段测量各段位移,应尽可能地一次测量完毕(可先统一量出到计数起点0之间的距离).读数时估读到毫米的下一位.‎ ‎8.在坐标纸上，纵、横轴选取合适的单位(避免所描点过密或过疏，而导致误差过大)，仔细描点连线，不能连成折线，应作一条直线，让各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的各点应均匀分布在直线的两侧．‎ 六、误差分析 ‎1.由于打点阻力的影响，使得小车的运动不是严格的变速直线运动而引起的系统误差 ‎2.电源电压、频率不稳定引起打点不均匀、不等时的系统误差 ‎3.数据测量、图像法数据处理引起的偶然误差 考点题组训练 题组一 实验步骤及原理 ‎1.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，某同学利用纸带上的数据计算出了各计数点对应时刻小车的瞬时速度．然后她以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，共描出了10个点，并“拟合”出了小车运动的v－t图象，如图所示．‎ 针对该同学作出的v－t图象，她所在的实验小组的其他四位同学分别交流了自己的看法：‎ ‎①这10个点无论如何也不在一条直线上，因此小车运动的v－t图象不可能为一条直线，而应为一条光滑的曲线；‎ ‎②这10个点中有8个点虽然不在一条直线上，但它们紧挨在该条直线附近，只有F和B两个点离这条直线远；‎ ‎③在这10个点当中只有4个点(A、D、G、I)能画在这条直线上，其余6个点都不在该直线上，这条直线肯定不能表示小车的速度随时间变化的规律；‎ ‎④与直线偏差较小的点(C、E、H、J)可能是实验误差造成的，而偏离直线较远的点(B、F)则可能是实验中出现失误造成的．‎ 对于以上四种看法，你认为有道理的是(　　)‎ A． ①③‎ B． ②④‎ C． ①②‎ D． ③④‎ ‎【答案】B ‎2.一同学在做“探究小车速度随时间变化规律”的实验时，发现纸带上打出的不是圆点，而是一些短线，可能是因为(　　)‎ A． 打点计时器错接在直流电源上 B． 电源电压不稳定 C． 电源的频率不稳定 D． 打点针压得过紧 ‎【答    案】D ‎3.关于用打点计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验，下列说法中正确的是(　　)‎ A． 打点计时器应固定在长木板上，且靠近滑轮一端 B． 开始实验时小车应靠近打点计时器一端 C． 应先接通电源，待打点稳定后再释放小车 D． 牵引小车的钩码个数越多越好 ‎【答    案】BD ‎【解    析】打点计时器应固定在长木板上没有滑轮的一端，A错误；钩码个数太少，打点密集，钩码个数太多，打点太少，都会带来实验误差，D错误．‎ ‎4.(多选)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列说法正确的是(　　)‎ A． 通过调节滑轮的高度，使小车、纸带、细绳和定滑轮上边缘在一条直线上 B． 坐标轴单位长度越小越好 C． 开始前要先接通电源后松开纸带，打完点要先断开电源后取纸带 D． 钩码的质量越大越好 ‎【答    案】AC ‎【解    析】实验中调节滑轮的高度使小车、纸带、细绳和定滑轮上边缘在一条直线上，可以减小误差，A正确；要适当地选取坐标轴的单位长度，使图象尽量分布在坐标平面中央，B错误；开始前要先接通电源后松开纸带，打完点要先断开电源后取纸带，C正确；钩码的质量要适中，不要太大也不要太小，D错误 ‎5.(多选)在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中，下列说法正确的是 (　　)‎ A． 电火花计时器正常工作时，其打点的周期取决于交流电压的高低 B． 电火花计时器正常工作时，其打点的周期取决于纸带运动的快慢 C． 打点计时器只能连续工作很短时间，打点之后要立即关闭电源 D． 电火花计时器应接220 V交流电 ‎【答    案】CD ‎6.在探究“小车速度随时间变化的规律”的实验中，某同学操作以下实验步骤，其中错误或遗漏的步骤有(遗漏步骤可编上序号G……)____________‎ A．将小车安放至靠近打点计时器处，先放开小车，再接通电源 B．将打点计时器固定在平板上没有滑轮的一端，并接好电路 C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码 D．取下纸带 E．将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上做匀速运动 F．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔 将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序__________‎ ‎【答    案】(1)步骤A中应先接通电源，再放开小车　(2)步骤D中取下纸带前应先断开电源　(3)补充步骤G：换上新纸带，重复三次实验；步骤顺序BECFADG ‎【解    析】实验中，为保证纸带上的打点范围，充分利用纸带，应先接通电源，后放开小车．步骤A有错误；实验中为保护打点计时器，打完纸带应立即关闭电源，步骤D有遗漏；为了处理数据时有可选择性，实验应重复打三条纸带，应补充该步骤．‎ 题组二 实验数据得处理 ‎1.“探究小车速度随时间变化的规律”实验获得的一条纸带如图所示，已知a、b两个相邻计数点时间间隔为0.10 s，则从a至b这段时间内物体的平均速度约为(　　)‎ A．0.27 m/s B．0.37 m/s C．1.35 m/s D．1.85 m/s ‎【答    案】A ‎【解    析】根据纸带得到ab两点的距离为：x＝2.70 cm＝0.027 m，所以平均速度＝＝ m/s＝0.27 m/s，A正确 ‎2.如图是某同学在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验时打出的纸带，已知打点计时器的电源频率是50 H (周期是0.02 s)，则：(　　)‎ A．vC＝ m/s B．vC＝ m/s C．vC＝ m/s D．vC＝ m/s ‎【答    案】D ‎3. 如图所示是某次实验中得到的一条纸带．A、B、C、D、E分别表示纸带上连续打出的点，打点计时器所用的电源频率为50 H .根据图示数据可知(　　)‎ A．纸带做匀速运动 B．相邻两计数点的时间间隔为0.1 s C．A与C之间纸带平均速度为0.31 m/s D．打B点时纸带的瞬时速度为1.56 m/s ‎【答    案】D ‎【解    析】由纸带可知，BC＝(6.24－2.92) cm＝3.32 cm；CD＝(9.95－6.24) cm＝3.71 cm，在任意相等的时间内，位移不相等，纸带不是匀速运动，A错误；电源频率为50 H ，相邻的计数点间的时间间隔T＝0.02 s，B错误； AC段的平均速度AC＝＝ m/s＝1.56 m/s，C错误；打B点时纸带的瞬时速度vB＝AC＝1.56 m/s，D正确．‎ ‎4.(多选)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，得到如下图所示的纸带，其中A、B、C、D、E、F、G为计数点，相邻两计数点间的时间间隔为T，x1、x2、x3、x4、x5、x6分别为AB、BC、CD、DE、EF、FG间的位移，下列可用来计算打D点时小车速度的表达式是(　　)‎ A． B．‎ C． D．‎ ‎【答    案】BC ‎5.在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中 ‎(1)下列哪些器材是多余的________‎ ‎①电火花打点计时器 ②天平 ③低压直流电源　④细绳 ‎⑤纸带 ⑥小车 ⑦钩码　⑧秒表　⑨一端有滑轮的长木板 ‎(2)要达到实验目的还需要的器材是：________‎ ‎(3)在一次实验中，打点计时器打出一纸带，如图所示A、B、C、D为四个计数点，且两相邻计数点间还有四个点没有画出，所用交流电频率为50 H ，纸带上各点对应单位为厘米的刻度尺上的刻度值如图所示，则B点的速vB＝________m/s.‎ ‎【答    案】(1)②③⑧　(2)刻度尺　(3)0.15‎ ‎【解    析】(1)本实验中不需要测量小车或砝码的质量，因此不需要天平，电磁打点计时器使用的是低压交流电源，因此低压直流电源本实验中不需要，同时打点计时器记录了小车的运动时间，因此不需要秒表．不需要的器材为：②③⑧.‎ ‎(2)要达到实验目的还需要的器材是刻度尺；‎ ‎(3)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T＝0.1 s，可求出打纸带上B点时小车的瞬时速度大小：vB＝ m/s＝0.15 m/s.‎ ‎ 6.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，打点计时器使用的交变电流的频率为50 H ，记录小车做匀变速运动的纸带如图所示．在纸带上选择标为0 5的六个计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点没有画出．纸带旁并排放着带有最小刻度为毫米的刻度尺，零点跟“0”计数点对齐．‎ ‎(1)由图可以读出1、3、5三个计数点跟“0”点的距离为d1、d2、d3，请将测量值填入表中．(结果保留两位小数)‎ ‎(2)小车打计数点“2”时的速度大小为________m/s，打计数点“4”时的速度大小为________m/s，小车的加速度大小是________ m/s2.‎ ‎【答    案】(1)1.20　5.40　12.00　(2)0.21　0.33　0.6‎ ‎ ‎