2.1實驗探究小車速度隨時間變化的規(guī)律（分層作業(yè)）

第1節(jié)實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律實驗原理操作1．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(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過定滑輪，下邊吊著適當(dāng)重的鉤碼，放手后看小車能否在木板上做平穩(wěn)的加速運動；D．?dāng)嚅_電源，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）其中有一處錯誤的步驟是（填步驟前字母）；應(yīng)改正為。（2）將改正后的步驟按合理的順序補充完整為EBDG?！敬鸢浮緼先接通電源，再放開紙帶CFA【詳解】（1）[1]為了充分利用紙帶，在紙帶上得到更多的數(shù)據(jù)，實驗時拉住紙帶，將小車移至靠近打點計時器處，應(yīng)先接通打點計時器電源，待打點計時器打點穩(wěn)定后再放開紙帶，因此有一處錯誤的步驟是A。[2]應(yīng)改正為先接通打點計時器電源，待打點計時器打點穩(wěn)定后再放開紙帶。（2）[3]實驗前應(yīng)先安裝儀器，后實驗，因此改正后的步驟按合理的順序為：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；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(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過定滑輪，下邊吊著適當(dāng)重的鉤碼，放手后看小車能否在木板上做平穩(wěn)的加速運動；F．將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔；A．實驗時拉住紙帶，將小車移至靠近打點計時器處，應(yīng)先接通打點計時器電源，待打點計時器打點穩(wěn)定后再放開紙帶；D．?dāng)嚅_電源，取下紙帶；G．換上新紙帶，重復(fù)操作兩次。即合理的實驗步驟順序是EBCFADG。實驗數(shù)據(jù)處理2．圖中的甲、乙是高中物理實驗中常用的兩種打點計時器，請回答下面的問題：（1）圖乙是（填“電磁打點計時器”或“電火花計時器”），電源采用的是；（填“交流”“交流”或“四節(jié)蓄電池”）；（2）某同學(xué)在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，關(guān)于軌道末端滑輪高度的調(diào)節(jié)正確的是；A．

B．

C．（3）該同學(xué)用打點計時器記錄了被小車拖動的紙帶的運動情況，在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個計數(shù)點，相鄰兩點間的距離如圖丙所示，每兩個相鄰的計數(shù)點之間還有4個點未畫出。①試根據(jù)紙帶上各個計數(shù)點間的距離，計算出打下B、C、D、E、F五個點時小車的瞬時速度，并填入下表中；（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）速度數(shù)值0.4000.4790.5600.640②將B、C、D、E、F對應(yīng)的瞬時速度標(biāo)在圖丁所示的直角坐標(biāo)系中，并畫出小車的瞬時速度隨時間變化的關(guān)系圖線；③由速度—時間圖像可得小車的加速度為。（結(jié)果保留兩位小數(shù)）【答案】電火花計時器交流220VB0.7210.80（0.75~0.85范圍內(nèi)均可）【詳解】（1）[1]圖乙中有墨粉紙盤，所以是電火花計時器。[2]電火花計時器電源采用的是交流220V。（2）[3]在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，為了使小車做勻變速直線運動，軌道末端滑輪高度應(yīng)調(diào)節(jié)至使細(xì)線與軌道平行。故選B。（3）①[4]相鄰計數(shù)點間的時間間隔為小車在F點的瞬時速度等于在E、G兩點間的平均速度，即②[5]如圖所示。③[6]vt圖像的斜率表示加速度，所以小車的加速度為實驗3．某物理興趣小組利用氣墊導(dǎo)軌測定滑塊的加速度。滑塊上安裝了寬度為d的遮光板，如圖所示，滑塊在牽引力的作用下先后勻加速通過兩個光電門，配套的數(shù)字毫秒計記錄了遮光板通過第一個光電門的時間為，通過第二個光電門的時間為，通過兩個光電門的時間間隔為t。

（1）滑塊經(jīng)過第一個光電門時的速度大小，滑塊經(jīng)過第二個光電門時的速度大?。?）滑塊的加速度大小為（3）為了減小誤差，可采取的方法是A．增大遮光板的寬度

B．減小遮光板的寬度C．增大兩光電門的間距

D．減小兩光電門的間距【答案】BC/CB【詳解】（1）[1][2]滑塊經(jīng)過光電門的瞬時速度等于遮光板通過光電門的平均速度，有，（2）[3]由，得加速度（3）[4]AB．遮光板的寬度小，遮光板經(jīng)過光電門的平均速度越接于滑塊經(jīng)過光電門的速度，誤差越小，A錯誤，B正確；CD．兩光電門的間距越大，兩速度的差值越大，從開始遮住第一個光電門到開始遮住第二個光電門的時間長，測量時間的相對誤差越小，C正確，D錯誤。故選BC。4．某同學(xué)在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中。用打點計時器記錄了由靜止釋放被小車拖動的紙帶的運動情況，在紙帶上確定出A、B、C、D、E共5個計數(shù)點，相鄰點間的距離如圖甲所示，每兩個相鄰的計數(shù)點之間還有4個計時點未畫出，電源頻率為。

（1）實驗時紙帶的（填“左”或“右”）端是和小車相連的；（2）根據(jù)圖甲紙帶上的數(shù)據(jù)，算出打點時小車的瞬時速度大小，并將值填入下表中，結(jié)果保留3位有效數(shù)字；計數(shù)點BCD速度（3）以點為計時起點，將B、C、D各點對應(yīng)的瞬時速度標(biāo)在直角坐標(biāo)系中，并畫出圖線如圖乙所示。由圖可得小車的加速度大小為（保留2位有效數(shù)字），圖中圖線與縱軸的交點的物理意義是。

【答案】左打點時小車的瞬時速度大小【詳解】（1）[1]由于小車由靜止釋放，做加速運動，則有紙帶左端與小車相連。（2）[2]紙帶上每兩個相鄰的計數(shù)點之間還有4個計時點未畫出，電源頻率為，可知紙帶上相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔為由中間時刻的瞬時速度等于這段時間內(nèi)的平均速度，可得（3）[3]v?t圖像斜率大小表示加速度大小，則有[4]由于點為計時起點，則圖線與縱軸交點為0時刻的瞬時速度大小，即打點時小車的瞬時速度大小。5．在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中，實驗裝置如圖1所示。

（1）下列說法中正確的是(填字母)。A．連接重物和小車的細(xì)線應(yīng)與長木板保持平行B．長木板的一端必須墊高，使小車在不掛重物時能在木板上做勻速運動C．小車應(yīng)靠近打點計時器，先接通電源，后釋放小車D．選擇計數(shù)點時，必須從紙帶上第一個點開始（2）已知打點計時器所用交流電源的頻率為50Hz，圖2是實驗中打下的一段紙帶。算出計數(shù)點3的速度大小為m/s，(保留兩位有效數(shù)字)并在圖3中標(biāo)出，其余計數(shù)點1、2、4、5對應(yīng)的小車瞬時速度大小在圖3中已標(biāo)出。

（3）作圖并求得小車的加速度大小為m/s2(保留三位有效數(shù)字)?！敬鸢浮緼C/CA0.74

1.53【詳解】（1）[1]A．為使小車受到的合力不變，連接重物和小車的細(xì)線應(yīng)與長木板保持平行，A正確；B．長木板的一端不需要墊高來平衡摩擦力，只要小車做加速直線運動即可，B錯誤；C．小車應(yīng)靠近打點計時器，先接通電源，帶打點計時器打點穩(wěn)定后，再釋放小車，紙帶會得到充分利用，記錄較多的數(shù)據(jù)，減小實驗誤差，C正確；D．選擇計數(shù)點時，要從第一個比較清晰的點開始選擇計數(shù)點，可以不從紙帶上第一個點開始，D錯誤。故選AC。（2）[2]已知打點計時器所用交流電源的頻率為50Hz，可得打點周期為由中間時刻的瞬時速度等于平均速度，可得打計數(shù)點3的速度大小為（3）[3]在圖3中標(biāo)出v3，作圖如圖所示。

[4]由速度時間圖像的斜率表示加速度，可得小車的加速度大小為6．某同學(xué)在做“測量直線運動物體的瞬時速度”的實驗中，從打下的若干紙帶中選出了如圖所示的一條紙帶，已知電火花打點計時器使用的電源頻率為50Hz，每兩個相鄰計數(shù)點間有四個點沒有畫出，各計數(shù)點到0點的距離如紙帶上所示。（1）為了達到實驗的目的，除了有打點計時器、紙帶、小車、細(xì)繩、導(dǎo)線、低壓交流電源、小木塊、長木板外，還需要的儀器有()；A．刻度尺

B．鐵架臺

C．秒表

D．天平（2）可以從打點計時器打出的紙帶上直接測量得到的物理量是（選填正確的答案標(biāo)號）；A．位移

B．速度

C．加速度

D．平均速度

E．時間（3）根據(jù)紙帶提供的信息，小華同學(xué)已經(jīng)計算出了打下1、2、3、5、6這五個計數(shù)點時小車的速度，請你幫助他計算出打下計數(shù)點5時小車的速度v5=m/s（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）；（4）以速度v為縱軸、時間t為橫軸在坐標(biāo)紙上建立直角坐標(biāo)系，根據(jù)表中的v、t數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)系中描點，并作出小車運動的vt圖像；（5）根據(jù)vt圖像可知，小車運動的加速度大小為m/s2（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）。計數(shù)點123456t/s0.10.20.30.40.50.6v/（）0.360.400.440.490.57【答案】AAE/EA0.530.42（0.40~0.44范圍內(nèi)均可）【詳解】（1）[1]A．實驗中需要刻度尺測量紙帶上的點間距，故A符合題意；B．本實驗不是探究落體運動規(guī)律，不需要鐵架臺，故B不符合題意；C．打點計時器本身具有計時功能，不需要秒表，故C不符合題意；D．本實驗探究運動學(xué)規(guī)律，不需要測量質(zhì)量，故D不符合題意。故選A。（2）[2]可以從打點計時器打出的紙帶上直接測量得到的物理量是位移和時間，速度、加速度和平均速度需要進一步計算才能獲取。故選AE。（3）[3]由題意可知，相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔為打下計數(shù)點5時小車的速度為（4）[4]如圖所示。（5）[5]vt圖像的斜率表示加速度，所以小車運動的加速度大小為7．某同學(xué)在“用打點計時器測速度”的實驗中，電源頻率為50Hz，用打點計時器記錄了被小車拖動的紙帶的運動情況，在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個計數(shù)點。相鄰兩個計數(shù)點間的距離如圖所示，每兩個相鄰的計數(shù)點之間的時間間隔為0.1s。（1）在實驗中，使用打點計時器時應(yīng)先再；（均選填“拉動紙帶”或“啟動電源”）（2）每兩個計數(shù)點間還有個計時點沒有標(biāo)出；（3）試根據(jù)紙帶上各個計數(shù)點間的距離，計算出打下B、C、D三個點時小車的瞬時速度，并將各個速度值填入下表（計算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字）；vBvCvDvEvF數(shù)值/（m/s）0.6400.721（4）以A點為計時起點，將B、C、D、E、F各個時刻的瞬時速度標(biāo)在直角坐標(biāo)系中，作出小車的瞬時速度隨時間變化的關(guān)系圖線；并說明小車速度變化的特點：?！敬鸢浮繂与娫蠢瓌蛹垘?/四0.4000.4790.560小車的速度隨時間均勻增大【詳解】（1）[1][2]在實驗中，使用打點計時器時應(yīng)先啟動電源，再拉動紙帶。（2）[3]由題意可知相鄰兩計時點間的時間間隔為每兩個計數(shù)點間未標(biāo)出的計時點個數(shù)為（3）[4][5][6]分別用對應(yīng)時間段的平均速度表示中間時刻的瞬時速度，可得（4）[7]vt圖線如圖所示。[8]vt圖線為斜率為正的傾斜直線，說明小車的速度隨時間均勻增大。8．如圖甲所示，小車開始在水平玻璃板上運動，后來在薄布面上做減速運動。某同學(xué)用打點計時器記錄小車的運動情況，所打出的紙帶及相鄰兩點間的距離（單位：cm）如圖乙所示，紙帶上相鄰兩點間對應(yīng)的時間間隔為0.02s。（1）計算打點計時器打出點2、3時小車的速度大小，填入表中。計數(shù)點序號12345速度vn/（m·s1）v1=0.75v2=v3=v4=0.45v5=0.35（2）在平面直角坐標(biāo)系中作出小車在薄布上運動的vt圖像。()（3）求出小車在玻璃板上的運動速度大小。()【答案】0.650.550.85m/s【詳解】（1）[1][2]打點計時器打出點2、3時小車的速度大小分別為；（2）[3]以速度為縱坐標(biāo)、時間為橫坐標(biāo)建立直角坐標(biāo)系。用描點法作出小車在薄布上做減速運動的vt圖像。將圖線延長，使其與縱軸相交，如圖所示。（3）[4]由圖像可知，小車做減速運動的初速度大小，即小車在玻璃板上的運動速度大小為0.85m/s。9．（2023·浙江·高考真題）在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，實驗裝置如圖1所示。①需要的實驗操作有（多選）；A．調(diào)節(jié)滑輪使細(xì)線與軌道平行B．傾斜軌道以補償阻力C．小車靠近打點計時器靜止釋放D．先接通電源再釋放小車②經(jīng)正確操作后打出一條紙帶，截取其中一段如圖2所示。選取連續(xù)打出的點0、1、2、3、4為計數(shù)點，則計數(shù)點1的讀