（2021新人教版）高中物理必修第一册暑假先修学案5 实验：探究小车速度随时间变化的规律.doc

1、1巩固打点计时器的使用、纸带数据处理和测量瞬时速度的方法。 2通过实验探究，体验如何从实验研究中获取数据，学会利用图象处理实验数据的科学方 法。 3知道小车在重物牵引下运动速度随时间变化的规律。 教 材 展 示教 材 展 示 学案 5 5 实验：探究小车速度随时间变化的规律实验：探究小车速度随时间变化的规律 知 识 梳 理知 识 梳 理 1为了探究小车的速度随变化的规律，需要把固定在长木板上，把 穿过打点计时器，连在小车的后面，把小车停在靠近打点计时器的位置。 2在三条纸带中选择一条最清晰的，为了便于测量，舍掉开始一些的点迹，找一 个适当的点当作。 3下表是某同学实验获得的数据，请根据表中的

2、v、t 数据在坐标系中描点，并观察思考， 找出这些点的分布规律。 结论：。 知 识 拓 展知 识 拓 展 一、一、根据纸带判断物体速度随时间变化的规律根据纸带判断物体速度随时间变化的规律 1在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，图中给出了从 0 点开始，每 5 个点取 一个计数点的纸带，其中 0、1、2、3、4、5、6 都为计数点。测得：x1=1.40 cm，x2=1.90 cm， x3=2.38 cm，x4=2.88 cm，x5=3.39 cm，x6=3.87 cm。那么： (1)在计时器打出点 1、2、3、4、5 时，小车的速度分别为 v1=16.50 cm/s，v2=cm/s， v

3、3=26.30 cm/s，v4=31.35 cm/s，v5=cm/s。 (2)在平面直角坐标系中作出 v-t 图象。 (3)分析小车运动速度随时间变化的规律。 二二、根据纸带求小车运动的加速度根据纸带求小车运动的加速度 2某同学在“探究小车运动速度随时间变化的规律”的实验中，用打点计时器记录被小车 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，相邻点间 的距离如图甲所示，每两个相邻的计数点之间的时间间隔为 0.1 s。 (1)若从纸带上打 A 点的时刻开始计时，将 B、C、D、E、F 各个时刻的瞬时速度标在如图乙 所示的坐标纸上，并画出小车的瞬时速度随时间

4、变化的关系图线。 (2)计算加速度的大小。 1根据电火花计时器打出的纸带，不用公式计算就可以直接得出的物理量是() 时间间隔位移加速度平均速度 ABCD 2接通电源与释放纸带，让纸带(随小车)开始运动，操作正确的是() A先释放纸带，后接通电源 B先接通电源，后释放纸带 C释放纸带的同时接通电源 D先接通电源或先释放纸带都可以 3如图所示是同一打点计时器打出的 4 条纸带，哪条纸带的加速度最大() 4 本实验中， 所用电源为 50 Hz 交流电， 关于计数点间时间间隔的下列说法中正确的是() A每隔 4 个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为 0.10 s B每隔 4 个点取一个计数点，则计

5、数点间的时间间隔为 0.08 s C每隔 5 个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为 0.10 s D每隔 5 个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为 0.08 s 5运动小车拖动的纸带经过电火花计时器后，在纸带上留下的点中有 6 个连续清晰的点， 测出这 6 个点的第 1 点到第 6 点的距离为 18 cm，则() A小车运动的平均速度为 0.03 m/s B小车运动的平均速度为 1.5 m/s C小车运动的平均速度为 1.8 m/s D小车运动的平均速度为 180 m/s 6 (多选)如图所示为某次实验中打出的一条经过处理后的纸带，图中 O 为小车运动的起始 点，A 为所选取的第一个计

6、数点，O 点到 A 点之间有部分点不清晰，相邻两个计数点之间有 4 个点未画出，电源频率为 50 Hz，用毫米刻度尺测量后可直接算出() A从 O 点到 F 点运动的时间 B从 A 点到 F 点运动的平均速度 v CC 点的瞬时速度 vC DG 点的瞬时速度 vG 7 (多选)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中， 下列方法中有助于减小实验误差的 是() A选取计数点，把每打 5 个点的时间间隔作为一个时间单位 B使小车运动的加速度尽量小些 C舍去纸带上开始时密集的点，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适当增加挂在细绳下钩码的个数 8在“探究小车速度随时间变化的规律”

7、的实验中，使用电火花计时器(所用交流电的频率为 50 Hz)，得到如图所示的纸带。图中的点为计数点，相邻两计数点间还有 4 个点未画出来， 下列表述正确的是() A实验时应先放开纸带再接通电源 B从纸带上不可能求出计数点 C 对应的速率 C从纸带上可以求出计数点 B 对应的速率 D相邻两个计数点间的时间间隔为 0.02 s 9在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列说法中正确的是() A长木板一定要水平摆放 B使用刻度尺测量长度时，不必估读 C使用刻度尺测量长度时，要估读到最小刻度的下一位 D作 vt 图象时，所描线必须经过每一个点 10 在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，

8、算出小车经过各计数点的瞬时速度如下： 计数点序号123456 计数点对应的时刻/s0.10.20.30.40.50.6 通过计数点时的速度/(cms 1) 44.062.081.0100.0110.0168.0 为了算出加速度(不变)，合理的方法是() A根据任意两个计数点的速度，用公式 av t算出加速度 B根据实验数据画出 vt 图象，量出其倾角，由公式 atan算出加速度 C根据实验数据画出 v t 图象，由图线上间隔较远的两点所对应的速度，用公式 av t算 出加速度 D依次算出通过连续两个计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度 11在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中：

9、(1)下列哪些器材是多余的：_。 电磁打点计时器天平低压直流电源细绳纸带小车钩码秒 表一端有滑轮的长木板 (2)为达到实验目的，还需要的器材是：_。 12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，将下述步骤 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后面 B把打点计时器固定在长木板没有定滑轮的一端，并连好电路 C换上新的纸带，再重做两次 D把长木板平放在实验桌上，并使定滑轮伸出桌面 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，取出纸带 13在“探究小车速度随时间变化

10、的规律”的实验中，打点计时器接在 50 Hz 的低压交变电源 上。某同学在打出的纸带上每 5 点取一个计数点，共取了 A、B、C、D、E、F 六个计数点(每 相邻两个计数点间的四个点未画出)， 如图1 所示。 从每一个计数点处将纸带剪开分成五段(分 别为 a、b、c、d、e 段)，将这五段纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在 xOy 坐标系中，如图 2 所示。 (1)请你在 xOy 坐标系中用最简洁的方法作出能表示 vt 关系的图线(在图 2 中作答)，并指出 哪个轴相当于 v 轴？_。 (2)从第一个计数点开始计时，为了求出 0.15 s 时刻的瞬时速度，需要测出哪一段纸带的长 度？_。 (3)若

11、测得 a 段纸带的长度为 2.0 cm，e 段纸带的长度为 10.0 cm，则可求出加速度的大小为 _ m/s2。 14如图甲所示，用打点计时器记录小车的运动情况。小车开始在水平玻璃板上运动，后来 在薄布面上做减速运动。所打出的纸带及相邻两点间的距离(单位：cm)如图乙所示，纸带上 相邻两点间对应的时间间隔为 0.02 s。 试用作图法(vt 图象)求出小车在玻璃板上的运动速度。 知识梳理：知识梳理： 1.【答案】1.时间打点计时器纸带2.过于密集计时起点3.v-t 图象略在没有 实验误差的理想情况下，小车运动的 v-t 图象是一条倾斜的直线 知识拓展：知识拓展： 一、一、根据纸带判断物体速度

12、随时间变化的规律根据纸带判断物体速度随时间变化的规律 1 【解析】(1)显然，两相邻的计数点之间的时间间隔 T=0.025 s，对应各点的速度分别为： v2=cm/s=21.40 cm/s v5=cm/s=36.30 cm/s。 (2)利用描点法作出 v-t 图象，如图所示。 (3)小车运动的 v-t 图象是一条倾斜向上的直线，说明速度随时间均匀增加，它们是“线性关 系”。 二二、根据纸带求小车运动的加速度根据纸带求小车运动的加速度 2【解析】(1)由 =得小车的速度分别为： vB=0.400 m/s，vC=0.479 m/s vD=0.560 m/s，vE=0.640 m/s vF=0.72

13、1 m/s 根据计算得出的速度及其对应的时刻， 得到如图所示的 5 个点， 用描点法作出的小车瞬时速 度随时间变化的关系图线如图所示。 (2)在速度图象上选取两点， 如 0.1 s 对应的点和 0.4 s 对应的点， 坐标分别为(0.1， 0.40)和(0.4， 0.64)，可以计算出加速度的大小 a=m/s2=0.8 m/s2。 先学后练：先学后练： 1【答案】B 【解析】数出点数 N，可知时间间隔为 0.02(N1) s，用毫米刻度尺测出点间距即为位移大 小，要通过计算才能知道平均速度和加速度，B 项正确。 2【答案】B 【解析】开始记录时， 应先给打点计时器通电打点， 然后释放纸带让纸带

14、(随小车)开始运动， 如果先放开纸带开始运动，再接通打点计时器的电源，由于小车运动较快，不利于数据的采 集和处理，会对实验产生较大的误差；先打点再释放纸带，可以使打点稳定，提高纸带利用 率，可以使纸带上打满点。B 正确。 3【答案】A 【解析】4 条纸带的时间间隔相等，其中 C、D 两条纸带上的点间隔均匀，表明它们是做匀 速直线运动，加速度为 0；A、B 两条纸带上的点间隔在不断增大，且 A 条纸带上的点相邻 两间距之差较大，相等时间间隔速度变化较大，故纸带 A 的加速度最大。 4【答案】A 【解析】本实验用的电源为 50 Hz 的交流电，则相邻两点间的时间间隔为 T 1 50 s0.02 s

15、，所 以每隔 4 个点取一个计数点时有 5 个时间间隔， 计数点间的时间间隔为 0.10s， A 正确， B 错误。 每隔 5 个点取一个计数点则有 6 个时间间隔，总间隔为 0.026 s0.12s，C、D 错误。 5【答案】C 【解析】第 1 点到第 6 点的时间长度为 0.1 s，由平均速度公式可得平均速度为 1.8 m/s，C 正确。 6【答案】BC 【解析】因为 O 到 A 点之间模糊不清，所以不知道两点之间有多少个计数点，故不能计算 O 到 F 的运动时间，A 错误；根据相邻两个计数点之间有 4 个点未画出，可以知道相邻两 个计数点的时间间隔是 0.1 s，由此求出 A 到 F 的

16、时间，再由 A 点到 F 点的位移，根据公式 v x t可求出平均速度大小，故 B 正确；根据中间时刻的瞬时速度近似等于该过程中的平 均速度，可以求得 C 点的瞬时速度，故 C 正确；根据纸带数据不能直接得出 G 点与下一个 计数点的距离，因此无法直接求出 G 点速度大小，故 D 错误。 7【答案】ACD 【解析】选取计数点可以使相邻点间的间隔增大，在用直尺测量这些点间的间隔时，在一次 测量绝对误差基本相同的情况下，相对误差较小，因此 A 正确；在实验中如果小车运动的 加速度过小，打出的点就很密，长度测量的相对误差较大，测量的准确度会降低，因此小车 运动的加速度适当大一些较好， 如果小车的加速

17、度控制较好，以能在 50 cm 长的纸带上清楚 地取出 78 个计数点为宜，所以 B 错误；若适当增加挂在细绳下钩码的个数，意味着适当 增大小车运动的加速度，所以 D 正确；为了减小长度测量的相对误差，舍去纸带上过于密 集，甚至分辨不清的点是必要的，因此 C 正确。 8【答案】C 【解析】在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，实验时应先接通电源再放开纸带， A 错误；根据 C 点为 B 与 D 的中间时刻点有 vCxBD 2T ，B 错误；同理，C 正确；由于相邻的 计数点之间还有 4 个点没有画出，所以时间间隔为 0.1 s，D 错误。 9【答案】C 【解析】实验过程中，一般长木板应平

18、放，不能侧向倾斜，但适当一端高一端低，也是可以 的，A 错误。使用刻度尺测长度时，需要估读，B 错误，C 正确。作 vt 图象时，若各点与 直线拟合，则作直线并使直线经过尽量多的点，D 错误。 10【答案】C 【解析】在处理实验数据时，如果只使用其中两个数据，由于偶然误差的存在可能导致最后 误差较大，所以我们可以根据实验数据画出 vt 图象，根据图象计算加速度或者利用图象上 较远的两点所对应的速度与时间，由 av t算出加速度，A 项错误，C 项正确；在 vt 图象 中，当坐标轴取不同标度时，图线的倾角就会不同，所以由 atan算出的不是加速度，B 项错误；算出连续两计数点间的加速度误差太大，

19、算平均值意义不大，故不能采用 D 项方 法计算加速度。 11【答案】(1) (2)低压交流电源、刻度尺 【解析】(1)实验中给电磁打点计时器供电的是低压交流电源，而非低压直流电源。实验中 小车的运动时间可以从所打纸带上得出，而不使用秒表测量，另外此实验不需要测质量，因 此不用天平。 (2)在此实验中还需用刻度尺测量计数点间的距离。 12【答案】DBAFEGC 【解析】 实验步骤可简化为放置固定连接先接后放开始实验重复实验。 把长木板 平放在实验桌上，把打点计时器固定在木板的一端，并连好电路，把穿过打点计时器的纸带 固定在小车后面，在小车上拴上吊着钩码的细绳，然后使小车停在靠近打点计时器处，先接

20、 通电源，再放开小车，让小车运动，打完一条纸带，断开电源，取下纸带，换上新纸带，再 重做两次。 13【答案】(1)vt 图线见解析图y 轴相当于 v 轴 (2)b 段(3)2.0 【解析】(1)以纸带宽度为时间单位 0.1 s。x 轴相当于 t 轴，y 轴相当于 v 轴，每段纸带上端 中点的纵坐标相当于这段时间中间时刻的瞬时速度。把纸带上端中点连起来就得到 v t 图 线。 (2)用 b 纸带的长度除以 0.1 s 就是完成 b 纸带这段长度的平均速度，也近似等于 0.15 s 时刻 的瞬时速度，故需测出 b 纸带的长度。 (3)0.05 s 时瞬时速度 v12.0 cm 0.1 s 20.0

21、 cm/s0.20 m/s 045 s 时瞬时速度 v210.0 cm 0.1 s 100 cm/s1.00 m/s av2v1 t 1.000.20 0.450.05 m/s22.0 m/s2。 14【答案】0.85 m/s 【解析】设对应点 1、2、3、4、5 的瞬时速度分别为 v1、v2、v3、v4、v5，则有 v11.61.4 0.04 cm/s75 cm/s0.75 m/s， v21.41.2 0.04 cm/s65 cm/s0.65 m/s， v31.21.0 0.04 cm/s55 cm/s0.55 m/s， v41.00.8 0.04 cm/s45 cm/s0.45 m/s， v50.80.6 0.04 cm/s35 cm/s0.35 m/s， 以速度为纵坐标， 以时间为横坐标建立直角坐标系。 用描点法作出小车在薄布上做减速运动 时的 vt 图象。将图象延长，使其与纵轴相交，如图所示。由图象可知，小车做减速运动的 初速度为 0.85 m/s，即为小车在玻璃板上的运动速度。