2019-2020學(xué)年新教材高中物理2.1實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律學(xué)案新人教版必修第一冊

1、第1節(jié)實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律.核心概念規(guī)律再現(xiàn)-HEXINGAINIANGUILVZA1XIAN|1 .實驗思路(i)利用紙帶計算瞬時速度：各計數(shù)點的瞬時速度可用該點前后一小段時間內(nèi)的口0!平均速度來代替。(2)利用v-t圖像判斷小車的運動情況：以速度v為空縱軸、時間t為展橫軸建立直角坐標(biāo)系，用描點法畫出小車的v-t圖像，圖線的受傾斜程度表示加速度的大小，如果v-t圖像是一條傾斜的直線，說明小車的速度是口05均勻變化的。(3)實驗器材打點計時器(帶導(dǎo)線)、06交流電源、紙帶、一端附有定滑輪的長鋁板、小車、細繩、槽碼、座刻度尺、復(fù)寫紙、坐標(biāo)紙。2 .實驗步驟(1)如圖所示，把一端帶有

2、定滑輪的長鋁板平放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面，打點計時器固定在長鋁板口01沒有滑輪的一端,連接好電路。打點t尸計時器犍紙帶IOLJwL7gl【二了槽碼工(2)把小車放在鋁板上，小車的一端連接穿過打點計時器的紙帶，另一端連接繞過滑輪系有槽碼的細繩。(3)把小車停在坐靠近打點計時器的位置，先口03接通電源(填“接通電源”或“釋放小車”)，后自4釋放小車(填“接通電源”或“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行小點，隨后立即關(guān)閉電源。(4)增減所掛的槽碼(或在小車上放置重物)，更換紙帶，再做兩次實驗。3 .數(shù)據(jù)記錄(1)挑選紙帶并測量為了便于測量，舍掉紙帶開頭一些口01過于

3、密集的點,找一個適當(dāng)?shù)狞c當(dāng)作計時起點(0點)，選擇相隔0.1s(或更短)的若干計數(shù)點進行測量，如圖所示，一般不是直接測量相鄰兩個計數(shù)點間的距離，而是先測量出口02各個計數(shù)點到計日起點的品巨離X1、X2、X3、X4、X5、X6,再計算出相鄰的兩個計數(shù)點間的距離。AX1=X1,AX2=X2X1,AX3=X3X2,AX4=X4X3,AX5=X5X4,AX6=X6X5。()123456e»AxAx；Ax3A3工x-x/rm0X)力刈x4電(2)求各計數(shù)點的瞬時速度。4 .數(shù)據(jù)分析(1)作出小車運動的v-t圖像。(2)分析數(shù)據(jù)得出小車速度隨時間的變化規(guī)律。L核心模型考點對點練|HEXINMOX

4、INGKAODIAN口UIDIAMLIAN典型考點一實驗器材和操作1 .某同學(xué)用如圖所示裝置做“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗。(1)圖中儀器A叫作計時器，使用220V(填“交流”或“直流”)電源，釋放小車前，小車應(yīng)停在(填“靠近”或“遠離”)儀器A的位置。(2)下列是該實驗中的一部分基本步驟：A.釋放小車，讓小車帶著紙帶運動B.安裝紙帶C.把計時器固定好D.接通電源，進行打點以上步驟的正確順序是。答案(1)電火花打點交流靠近(2)CBDA解析(1)題圖中儀器A叫作電火花打點計時器，使用220V交流電源，實驗過程中,釋放小車前，小車要靠近打點計時器。(2)步驟的正確順序為：先把計時器固定

5、好，安裝紙帶，再接通電源，進行打點，之后釋放小車，讓小車帶著紙帶運動，故正確的順序是CBDA2 .用電磁打點計時器、光滑平板、小車等器材探究小車速度隨時間變化的規(guī)律，如圖所示是某同學(xué)即將釋放小車前的實驗裝置圖，該裝置圖中有3處明顯錯誤，它們分別是：；(2) ；(3) 。答案(1)細線與平板不平行(2)打點計時器接的是直流電源(3)開始實驗前小車離打點計時器的距離太遠解析電磁打點計時器是一種計時儀器，所用電源為交流電源，因此題圖中直流電源是錯誤的；細線和平板應(yīng)平行，而題圖中細線和平板不平行，故需要調(diào)整它們的位置；實驗開始時，小車應(yīng)靠近打點計時器，以保證在紙帶上打出足夠多的點，有利于數(shù)據(jù)的處理與分

6、析，而題圖中小車離打點計時器的距離太遠，所以此處是錯誤的，也應(yīng)該進行調(diào)整。典型考點二數(shù)據(jù)處理和誤差分析3.（多選）在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，下列說法中對于減小實驗誤差有益的是（）A.選取計數(shù)點，把每打五個點的時間間隔作為一個時間單位B.使小車運動的加速度盡量小些C.舍去紙帶上密集的點，只利用點跡清晰、點間間隔適當(dāng)?shù)哪且徊糠诌M行測量、計算D.選用各處平整程度、光滑程度相同的長鋁板做實驗答案ACDA正確；若小車的加速度過小，會使點過于密集，不便于測量, 當(dāng)?shù)狞c跡進行測量、計算可減小測量誤差， 效降低實驗的系統(tǒng)誤差，提高數(shù)據(jù)的可信度,B錯誤；舍去密集的點跡，使用清晰、間隔適C正確；

7、選用光滑、平整程度均勻的長鋁板可有 D正確。解析合理選取計數(shù)點，可減小測量時間間隔和距離時的相對誤差,4.在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，如圖甲所示為某次記錄小車運動情況的紙帶，圖中AB、CDE為相鄰的計數(shù)點（A點為第一個點），相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔T=0.1s。（計算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）單位：MlV7hc7)e27.60A-6(X3()105.60甲(1)根據(jù)計算各點的瞬時速度,則vd=m/s,vc=m/s,vb=m/s。(2)在如圖乙所示坐標(biāo)系中畫出小車的v-t=。若當(dāng)時電網(wǎng)中交變電流的頻率變?yōu)?這個同學(xué)測得的物體加速度的測量值與實際值相比 變”)。(3)將圖線延長與縱軸

8、相交圖線，并根據(jù)圖線求出小車運動的加速度60 Hz,但該同學(xué)并不知道，那么做實驗的(選填“偏大” “偏小”或“不,交點的速度的物理意義答案(1)打某點時的瞬時速度可用打該點時前后一小段時間內(nèi)的平均速度來代替3.902.641.38(2)圖見解析12.6m/s2偏小(3)表示零時刻小車經(jīng)過A點的速度解析(1)打某點時的瞬時速度可用打該點時前后一小段時間內(nèi)的平均速度來代替。XCEvD= 2T105.60 27.600.2 s打D點的瞬時速度cm=390cm/s=3.90m/s打C點的瞬時速度Vc= 2TXbd 60.30 7.50 cm0.2 s=264 cm/s = 2.64 m/s ,打B點的

9、瞬時速度Xac27.60cmvb=:=138cm/s=1.38m/s。2T0.2s(2)由(1)中數(shù)據(jù)畫出小車的v-t圖線如圖所示，由圖線的斜率可求得小車的加速度AvAt12.6 m/s 2。交流電的實際頻率為60 Hz,那么實際打點周期 T變小，根據(jù)以上公式知真實的加速度值就會變大，所以測量的加速度值與真實的加速度值相比偏小。(3)將圖線延長后，與縱軸交點的速度表示零時刻小車經(jīng)過A點時的速度。核心能力提升練JGI SHENG LIAI1 .在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中，下列說法正確的是（）A.分別逐個測出每兩個相鄰計數(shù)點間的距離，這樣便于記錄B.為使測量更為嚴謹，應(yīng)把打下的第一個

10、點作為第一個測量點C.為了便于測量，應(yīng)舍掉開頭一些過于密集的點，找一個適當(dāng)?shù)狞c當(dāng)作計時起點D.兩相鄰計數(shù)點間的時間間隔必須是0.1s答案C解析測量每兩個相鄰計數(shù)點間的距離時，應(yīng)該用毫米刻度尺的零刻度對準計時起點，一次讀出各計數(shù)點對應(yīng)的刻度值，然后逐一相減，得到每兩個相鄰計數(shù)點間距離的數(shù)值，故A錯誤；紙帶上開始時打的點比較密集，點距過小，測量誤差較大，故應(yīng)舍去，找一個適當(dāng)?shù)狞c當(dāng)作計時起點，故B錯誤，C正確；選取計數(shù)點，可增加測量距離，減小測量過程所產(chǎn)生的誤差，兩相鄰計數(shù)點間的時間間隔不一定取0.1s，故D錯誤。2 .（多選）在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，下列說法正確的是（）A.通過

11、調(diào)節(jié)滑輪的高度，使小車、紙帶、細繩和定滑輪上邊緣在一條水平線上B.坐標(biāo)軸的單位長度越小越好C.開始打點前要先接通電源后釋放小車，打完點后要先斷開電源后取紙帶D.槽碼的質(zhì)量越大越好答案AC解析實驗中調(diào)節(jié)滑輪的高度使小車、紙帶、細繩和定滑輪上邊緣在一條水平線上，可以減小誤差，A正確；要適當(dāng)?shù)剡x取坐標(biāo)軸的單位長度，使圖像盡量分布在坐標(biāo)平面中央，B錯誤；開始打點前要先接通電源后釋放小車，打完點后要先斷開電源后取紙帶，C正確；槽碼的質(zhì)量要適中，不要太大也不要太小，D錯誤。3 .在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，某同學(xué)得到一條用電火花打點計時器打下的紙帶如圖甲所示，并在其上取了AB、CHE、F、

12、G共7個計數(shù)點，每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點在圖中沒有畫出，電火花計時器接220V、50Hz的交流電源。該同學(xué)經(jīng)過測量并計算得到電火花打點計時器在打RCDE、F各點時小車的瞬時速度如下表：計數(shù)點BCDEF速度(m/s)0.1410.1850.2200.2540.301(1)設(shè)電火花計時器的打點周期為T,計算VF的公式為VF=;(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，以A點對應(yīng)的時刻為t=0,試在圖乙所示坐標(biāo)系中合理地選擇標(biāo)度，作出v-t圖像；(3)利用該圖像求小車的加速度a=m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)；(4)如果當(dāng)時電網(wǎng)中交變電流的電壓變成210V,而做實驗的同學(xué)并不知道，那么加速度的測量值與實際值相比(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。,、d6d4