高中物理人教必修一第.1課 探究小車速度隨時間變化規(guī)律解析版

1、第2.1課 探究小車速度隨時間變化規(guī)律一、實驗?zāi)康?.進一步練習(xí)使用打點計時器及利用紙帶求瞬時速度。2.探究小車速度隨時間的變化規(guī)律。3.會用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)。二、實驗原理1.瞬時速度的計算：各計數(shù)點的瞬時速度可用以該點為中間時刻的一段時間內(nèi)的平均速度來代替：vneq f(xnxn1,2T)。2.根據(jù)vt圖象判斷運動性質(zhì)：用描點法可作出小車的vt圖象，根據(jù)圖象的形狀可判斷小車的運動性質(zhì)。3.加速度的計算：利用vt圖象的斜率求出小車的加速度。三、實驗器材電磁打點計時器（或電火花計時器）、復(fù)寫紙、導(dǎo)線、一端附有定滑輪的長木板、小車、紙帶、細繩、鉤碼、刻度尺、交流電源。四、實驗步驟1.如圖所示，把

2、附有定滑輪的長木板放在實驗桌上，并使定滑輪伸出桌面，把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路。2.把一條細繩拴在小車上，使細繩跨過滑輪，下邊掛上鉤碼，把紙帶穿過打點計時器，并把紙帶的一端固定在小車的后面。3.把小車停在靠近打點計時器處，接通電源后，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系列小點，關(guān)閉電源。4.換上新的紙帶，重復(fù)實驗兩次。5.增減所掛鉤碼的個數(shù)，按以上步驟再做兩次實驗。五、數(shù)據(jù)處理1.瞬時速度的計算（1）從幾條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶，舍掉開始一些比較密集的點，在后面便于測量的地方找一個點，作為計數(shù)始點，以后依次每五個點取一個計數(shù)點，并標明0、1

3、、2、3、4如圖所示。（2）依次測出01、02、03、04的距離x1、x2、x3、x4，填入表中。（3）1、2、3、4各點的瞬時速度分別為：v1eq f(x2,2T)、v2eq f(x3x1,2T)、v3eq f(x4x2,2T)、v4eq f(x5x3,2T)。將計算得出的各點的速度填入表中。（4）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，分析速度隨時間變化的規(guī)律。2.作出小車運動的vt圖象（1）定標度、描點：坐標軸的標度選取要合理，應(yīng)使圖象大致分布在坐標平面中央。描點時要用平行于兩坐標軸的虛線標明該點的位置坐標。（所描的點一般用“”標明）（2）連線：畫一條直線，讓這條直線通過盡可能多的點，不在線上的點均勻分布在直

4、線的兩側(cè)，偏差比較大的點忽略不計，如圖所示。（3）觀察所得到的直線，分析物體的速度隨時間的變化規(guī)律。3.求解加速度根據(jù)所畫vt圖象的斜率求出小車運動的加速度aeq f(v,t)。六、誤差分析七、注意事項1.開始釋放小車時，應(yīng)使小車靠近打點計時器。2.先接通電源，等打點穩(wěn)定后，再釋放小車。3.打點完畢，應(yīng)立即斷開電源。4.要防止鉤碼落地，避免小車跟滑輪相碰，在小車到達滑輪前及時用手按住。5.牽引小車的鉤碼個數(shù)要適當，以免加速度過大而使紙帶上的點太少，或者加速度太小，而使各段位移差別不大，誤差增大。6.要區(qū)分打點計時器打出的計時點和人為選取的計數(shù)點，一般在紙帶上每隔四個計時點取一個計數(shù)點，即時間間

5、隔t0.1 s。7.在坐標紙上畫vt圖象時，注意坐標軸單位長度的選取，應(yīng)使圖象盡量分布在較大的坐標平面內(nèi)?？键c v-t圖象和x-t圖象的比較一、vt圖像1.交點：與橫軸的交點表示質(zhì)點速度為零；兩條圖線的交點表示兩個質(zhì)點速度相等2.點：表示物體的狀態(tài)，即表示某時刻質(zhì)點的速度3.線：表示物體的運動過程，即表示質(zhì)點在某段時間內(nèi)速度的改變量；橫軸上方的圖線表示速度大于零。4.斜率：表示加速度5.面積：表示質(zhì)點通過的位移，t軸以上面積為正，t軸以下面積為負二、圖象1.交點：與橫軸的交點表示質(zhì)點回到出發(fā)點；兩條圖線的交點表示兩個質(zhì)點相遇2.點：表示物體的狀態(tài)，即表示質(zhì)點在某時刻相對于基準點（位移為零）的位

6、置3.線：表示物體的運動過程，即表示質(zhì)點在某段時間內(nèi)發(fā)生的位移橫軸上方的圖線表示位移大于零，斜向上的圖線表示速度大于零。4.斜率：表示速度5.面積：無意義【注意】無論vt圖像還是圖像中，圖像是直線還是曲線都表示物體做直線運動。1.在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，所需器材有：打點計時器（帶導(dǎo)線）、長木板、紙帶、復(fù)寫紙、小車、鉤碼、細線，此外還需（）中的器材.A.直流電源、天平及砝碼B.直流電源、毫米刻度尺C.交流電源、天平及砝碼D.交流電源、毫米刻度尺【答案】D【解析】在實驗中無需測小車及重物質(zhì)量，故不用天平和砝碼；測量紙帶數(shù)據(jù)需要使用毫米刻度尺；打點計時器使用的是交流電源.2.在“

7、探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中，未啟動打點計時器，小車應(yīng)放置在（）A.靠近打點計時器位置B.長木板上的滑輪附近C.打點計時器與滑輪的中點處D.任意位置【答案】A【解析】打點計時器應(yīng)固定在長木板上，在固定滑輪的另一端，為了在紙帶上打更多的點，開始實驗時小車應(yīng)放在靠近打點計時器一端，故A正確，B、C、D錯誤.3.如圖是某同學(xué)在做“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗時打出的紙帶，已知打點計時器的電源頻率是50 Hz（周期是0.02 s），則：（）A.vCm/sB.vCm/sC.vCm/sD.vCm/s【答案】D【解析】打點周期為0.02 s，可知相鄰計數(shù)點間的時間間隔為0.1 s，C點的瞬時

8、速度為：vCm/s，D正確. 4.（多選）在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，得到如下圖所示的紙帶，其中A、B、C、D、E、F、G為計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔為T，x1、x2、x3、x4、x5、x6分別為AB、BC、CD、DE、EF、FG間的位移，下列可用來計算打D點時小車速度的表達式是（）A.B.C.D.【答案】BC【解析】可用來計算打D點時小車速度的表達式有和，但比更準確一些.5.（多選）“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，如圖甲、乙兩個圖象為甲、乙兩位同學(xué)從實驗中得到數(shù)據(jù)后畫出的小車運動的vt圖象.下列說法正確的是（）A.甲的實驗誤差比乙的實驗誤差小B.甲的實驗誤差比

9、乙的實驗誤差大C.甲在實驗中處理紙帶時沒有舍掉開頭一些密集的點跡D.乙在實驗中處理紙帶時沒有舍掉開頭一些密集的點跡【答案】BC【解析】從圖象中可以看出乙圖上點幾乎都在一條直線上，而甲圖中有一些點偏離了直線，所以甲的實驗誤差比乙的實驗誤差大，B正確；甲圖中t0時速度為零，乙圖中t0時速度不為零，所以乙同學(xué)在實驗中處理紙帶時舍掉了開頭一些密集的點跡，C正確.6.關(guān)于用打點計時器“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗，下列說法中正確的是（）A.打點計時器應(yīng)固定在長木板上，且靠近滑輪一端B.開始實驗時小車應(yīng)靠近打點計時器一端C.應(yīng)先接通電源，待打點穩(wěn)定后再釋放小車D.牽引小車的鉤碼個數(shù)越多越好【答案】

10、BC【解析】打點計時器應(yīng)固定在長木板上沒有滑輪的一端，A錯誤；鉤碼個數(shù)太少，打點密集，鉤碼個數(shù)太多，打點太少，都會帶來實驗誤差，D錯誤.7.在探究“小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，某同學(xué)操作以下實驗步驟，其中錯誤或遺漏的步驟有（遺漏步驟可編上序號G）_A.將小車安放至靠近打點計時器處，先放開小車，再接通電源B.將打點計時器固定在平板上沒有滑輪的一端，并接好電路C.把一條細繩拴在小車上，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，并穿過打點計時器的限位孔將以上步驟完善后寫出合理的步驟順序_【答案】（1）步驟

11、A中應(yīng)先接通電源，再放開小車（2）步驟D中取下紙帶前應(yīng)先斷開電源（3）補充步驟G：換上新紙帶，重復(fù)三次實驗；步驟順序BECFADG【解析】實驗中，為保證紙帶上的打點范圍，充分利用紙帶，應(yīng)先接通電源，后放開小車.步驟A有錯誤；實驗中為保護打點計時器，打完紙帶應(yīng)立即關(guān)閉電源，步驟D有遺漏；為了處理數(shù)據(jù)時有可選擇性，實驗應(yīng)重復(fù)打三條紙帶，應(yīng)補充該步驟.8.在“探究小車的速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，某同學(xué)操作過程中有以下實驗步驟：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長木板上，并連接好電路；C.把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，下邊吊著適當重的

12、鉤碼，放手后看小車能否在木板上做平穩(wěn)的加速運動；D.取下紙帶；E.把一端附有定滑輪的長木板平放在實驗桌上，并使附有定滑輪的一端伸出桌面；F.將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔；G.換上新紙帶，重復(fù)操作兩次.（1）其中有錯誤的步驟是_；應(yīng)改正為_.（2）將改正后的步驟按合理的順序?qū)懺跈M線上：步驟順序為_.【答案】（1）A先接通電源，再放開紙帶（D先斷開電源再取下紙帶）（2）EBCFADG【解析】（1）打點計時器在使用時，為了使打點穩(wěn)定，同時為了提高紙帶的利用率，使盡量多的點打在紙帶上，要應(yīng)先接通電源，再放開紙帶，故A錯誤.（2）本著先安裝器材，后進行實驗的思路，在該實驗中，先固定長木板，安裝打點計時器，準備完畢開始進行實驗，注意要先打點后釋放小車，做完一次實驗要及時關(guān)閉電源，故正確的實驗步驟是EBCFADG.9.在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”時，某同學(xué)根據(jù)所學(xué)知識設(shè)計了如下實驗步驟：A.把打點計時器固定在長木板上，連接好電路；B.把小車停放在靠近打點計時器處，接通電源后放開小車；C.換上紙帶，重復(fù)三次，選擇一條理想的紙帶；D.把紙帶穿過打點計時器，并把它的一端固定在小車車尾；E.斷開電源，取下紙帶.（1）合理的實驗順