高中物理人教版第二章勻變速直線運動的研究

2．1實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律(10分鐘，10分)1．某同學要進行“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗，請在下列給出的實驗器材中選出本實驗中不需要的器材()A．秒表B．低壓直流電源C．刻度尺D．鉤碼和小車【答案】AB【解析】打點計時器應使用低壓交流電源，也不要秒表測時間，故A、B對．2．如圖所示，兩條紙帶為同一打點計時器打出的紙帶．由紙帶可知()A．在打下計數點“0”至“5”的過程中，紙帶甲的平均速度比乙的大B．在打下計數點“0”至“5”的過程中，紙帶甲的平均速度比乙的小C．紙帶甲的加速度比乙的大D．紙帶甲的加速度比乙的小【答案】BD【解析】在打下計數點“0”至“5”的過程中，兩紙帶所用時間相同，但甲紙帶的位移小于乙紙帶的位移，故eq\o(v,\s\up6(－))甲<eq\o(v,\s\up6(－))乙，選項A錯，B對；相鄰計數點間所用時間相等，但乙紙帶的速度變化得更快，故a甲<a乙，選項C錯，D對．3．為了研究小車的運動，某同學用小車拖著紙帶通過打點計時器打下了一系列的點，測得：小車前s前進了5cm,s末到s末前進0.92cm，前進總長度10cm，共用了A．小車在10cm全過程的平均速度是B．小車在前s的平均速度是0.17C．小車在s末的瞬時速度約為0.5D．無法知道小車在s末的瞬時速度【答案】AD【解析】小車在10cm全過程的平均速度是eq\o(v,\s\up6(－))＝eq\f,m/s＝0.25m/s，所以A對；前s內的位移不知道，沒法求其平均速度；s和s末的瞬時速度都是不可求的．4．從下列所給器材中，選出“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗所需的器材有____________________________________________________________________________；為達到實驗目的，還缺少____________________________________________．①電磁打點計時器②天平③低壓直流電源④細繩⑤紙帶⑥小車⑦鉤碼⑧秒表⑨一端有定滑輪的長木板【答案】①④⑤⑥⑦⑨低壓交流電源、刻度尺【解析】實驗中給電磁打點計時器供電的是低壓交流電源，而非低壓直流電源．實驗中小車的運動時間可以從所打紙帶上得出，而不使用秒表測量，另外此實驗不需要測質量．在此實驗中還需用刻度尺測量計數點間的距離．(20分鐘，30分)知識點一實驗操作和數據處理1．在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，下列說法錯誤的是()A．木板不能側向傾斜，也不能一端高一端低B．在釋放小車前，小車應停在靠近打點計時器的位置C．應先接通電源，待打點計時器打點穩(wěn)定后再釋放小車D．要在小車到達滑輪前使小車停止運動【答案】A【解析】木板不能側向傾斜是對的，否則小車在運動中不能沿直線運動，很有可能側向滑離木板；但如果一端高一端低，小車仍然做勻變速直線運動，這樣對實驗并沒有影響．2．某同學使用電磁打點計時器，接通電源，拉動紙帶，得到的紙帶的點跡很稀，這是由于()A．接的電源電壓太高B．接的電源頻率偏高C．拉動紙帶太慢D．拉動紙帶過快【答案】D【解析】紙帶上點的疏密與電壓無關，A錯；頻率越高，周期越短，點越密，故B錯；紙帶拉動得越快，點間距越大，故C錯，D對．3．關于用打點計時器“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．打點計時器應固定在長木板上靠近滑輪的一端B．開始實驗時小車應放在靠近打點計時器的一端C．應先接通電源，待打點穩(wěn)定后再釋放小車D．牽引小車的鉤碼個數越多越好【答案】BC【解析】打點計時器與滑輪間的距離盡可能要大，小車盡可能靠近打點計時器，都是為了使小車運動的距離較大，盡可能打出較多的點，A錯誤，B正確；若先釋放小車再接通電源，只能在紙帶的后面部分打點，甚至打不上點，C正確；鉤碼個數應適當，鉤碼個數少打的點很密，鉤碼個數多打的點少，都會帶來實驗誤差，D錯誤．4．在用打點計時器“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，下述測量每相鄰兩計數點間距離的方法正確的是()A．當某兩個計數點間的距離較大時，可以用短尺把它分段來測量B．當某兩個計數點間的距離較小時，可以用短尺一次把它測完C．測量每兩個相鄰計數點間的距離，應該用帶著毫米刻度的長尺的零刻度對準起點，讀出各計數點對應的刻度值，然后逐一相減，得到每兩個計數點間距離的數值D．分別逐個測出每兩個計數點間的距離，這樣便于記錄【答案】C【解析】不論兩個計數點間的距離大還是小，采用C項所述方法都可減小誤差，C正確．5．在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，下列關于作v－t圖象的說法中，正確的是()A．只要確定了v－t圖象中的兩點，就可以得到小車運動的v－t圖象，因此，實驗只需要測出兩組數據B．作v－t圖象時，所取的點越多，圖線就越準確C．作出的v－t圖線應該通過所有的點，圖線曲折也可以D．對于偏離直線較遠的點，應舍去【答案】BD【解析】作圖時應考慮盡量多的點的規(guī)律，取的點越多，越能較準確地描述運動，考慮整體點的規(guī)律，偏離直線較遠的點應舍去，圖線應通過盡可能多的點但不需要通過所有的點，故只有BD正確．知識點二求瞬時速度和加速度6．關于勻速直線運動，下列說法中正確的是()A．瞬時速度不變的運動，一定是勻速直線運動B．速率不變的運動，一定是勻速直線運動C．相同時間內平均速度相同的運動，一定是勻速直線運動D．瞬時速度的方向始終不變的運動，一定是勻速直線運動【答案】A7．我們可以用打點計時器打紙帶的方法研究物體的運動．關于計數點的說法，下列正確的是()A．用計數點進行測量計算，既方便，又可減小誤差B．相鄰計數點間的時間間隔應該是相等的C．相鄰計數點間的距離應當是相等的D．計數點是從計時器打出的實際點中選出來的，相鄰計數點間點痕的個數相等【答案】ABD【解析】實際打的點間隔較小，不便于測量，測量誤差也大，故常選計數點來研究紙帶．為計算簡便我們所選的計數點時間間隔相等，實際打點的時間間隔相等，所以相鄰計數點間點痕的個數也就相等．8．在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中，對減小實驗誤差來說，下列方法中有益的是()A．選取計數點，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、點間間隔適當的一部分進行測量和計算D．選用各處平整程度、光滑程度不相同的長木板做實驗【答案】AC【解析】選取計數點時可以使用于測量和計算的相鄰點間的間隔大些，這樣在用刻度尺測量這些點間的間隔時，在一次測量絕對誤差基本相同的情況下，相對誤差較小，因此A正確；在實驗中，如果小車運動的加速度過小，打出的點會很密，這樣測量長度的相對誤差會較大，測量準確度會降低，因此小車的加速度略大一些較好，B錯誤；為了減小測量長度時的相對誤差，舍去紙帶上過于密集甚至分辨不清的點是必要的，因此C正確；如果實驗中所用長木板各部分的平整程度和光滑程度不同，小車的速度變化會不均勻，從而導致實驗誤差增大，因此在實驗前對所用長木板進行挑選、檢查是必要的，所以D錯誤．9．如圖所示，紙帶上A、B、C、D是打點計時器打出的一系列連續(xù)的點，點B、C、D到A點的距離分別為4cm、10cm、A．紙帶可能做勻速直線運動B．紙帶可能運動得越來越快C．紙帶可能運動得越來越慢D．以上說法都不對【答案】BC【解析】紙帶上A、B、C、D各點之間的距離不同，說明紙帶做變速運動；由于不知道紙帶的運動起點是左側還是右側，所以紙帶可能運動得越來越快，也可能運動得越來越慢．B、C正確．10．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．通過調節(jié)，使小車、紙帶、細繩和定滑輪上邊緣在一條直線上B．坐標軸單位長度越小越好C．開始前要先開電源后放紙帶，打完點要先斷開電源后取紙帶D．鉤碼的質量越大越好【答案】AC【解析】實驗中調節(jié)定滑輪的高度使小車、紙帶、細繩和定滑輪上邊緣在一條直線上，可以減小摩擦，A正確；要適當地選取坐標軸的單位長度使圖象盡量分布在較大的坐標平面內，B錯誤；開始前要先接通電源后松開紙帶，這樣可以使實驗效果更好，打完點要先斷開電源后取紙帶，C正確；鉤碼的質量要適中，不要太大也不要太小，D錯誤．11．小車牽引紙帶沿斜面下滑，用打點計時器打出的紙帶如圖所示．已知打點周期為s．根據紙帶提供的數據填寫表格并求出加速度為________m/s2，作出v－t圖象．(均保留3位有效數字)分段第1段第2段第3段第4段第5段第6段時間t/s0～～～～～～各段位移x/m×10－2×10－2×10－2×10－2×10－2×10－2平均速度eq\o(v,\s\up6(－))/(m·s－1)【答案】如圖所示【解析】據eq\o(v,\s\up6(－))＝eq\f(x,t)得，各段平均速度分別為eq\o(v,\s\up6(－))1＝eq\f(x1,t)＝eq\f×10－2,×5)m/s＝0.145m/s，eq\o(v,\s\up6(－))2＝eq\f(x2,t)＝eq\f×10－2,×5)m/s＝0.245m/s，eq\o(v,\s\up6(－))3＝eq\f(x3,t)＝eq\f×10－2,×5)m/s＝0.355m/s，eq\o(v,\s\up6(－))4＝eq\f(x4,t)＝eq\f×10－2,×5)m/s＝0.455m/s，eq\o(v,\s\up6(－))5＝eq\f(x5,t)＝eq\f×10－2,×5)m/s＝0.560m/s，eq\o(v,\s\up6(－))6＝eq\f(x6,t)＝eq\f×10－2,×5)m/s＝0.665m/s.故v－t圖象如圖所示．在圖象上找兩個相距較遠的點，通過a＝eq\f(Δv,Δt)計算出加速度，數值約為a＝1.04m/s2.12．某同學用如圖甲所示的實驗裝置探究物體的速度與時間的關系：(1)電磁打點計時器接________電源(填“低壓直流”、“低壓交流”或“220V交流”)．(2)實驗時，使小車靠近打點計時器，先________再________．(填“接通電源”或“放開小車”)(3)若所接電源的頻率是50Hz，則每隔________s打一個點．(4)圖乙是繪出的小車速度—時間關系圖線，根據圖線求出小車的加速度為a＝________m/s2.(保留三位有效數字)【答案】(1)低壓交流(2)接通電源放開小車(3)(4)【解析】(1)電磁打點計時器接低壓交流電源．(2)實驗時，使小車靠近打點計時器，先接通電源再放開小車．(3)若所接電源的頻率是50Hz，則每隔s打一個點．(4)在v－t圖象中圖線的斜率表示加速度即a＝eq\f(Δv,Δt)＝0.682m/s2.課后作業(yè)時間：45分鐘滿分：80分班級________姓名________分數________一、選擇題1．在做“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗時，根據打點計時器打出的紙帶，我們可以不利用公式計算就能直接得到的物理量是()A．時間間隔B．瞬時速度C．加速度D．某段時間內的位移【答案】AD【解析】打點計時器是每隔s打下一個點，所以數點就可以知道時間間隔，故A正確．瞬時速度的求解需要運用勻變速直線運動的公式，故B錯誤．加速度的求解需要運用公式或利用圖象求斜率，故C錯誤．某段時間內的位移可以利用刻度尺直接測得，故D正確，故選A、D.2．關于紙帶上打點間隔的分析，下列說法正確的是()A．沿著點跡運動的方向看去，點間距離越來越小，說明紙帶在做加速運動B．沿著點跡運動的方向看去，點間距離越來越小，說明紙帶在做減速運動C．紙帶上點間間隔相等，表示紙帶是勻速運動的D．紙帶上點間間隔相等，表示紙帶是變速運動的【答案】BC【解析】紙帶上點間間隔相等，由v＝eq\f(Δv,Δt)知紙帶是勻速運動的．若沿點跡運動的方向看去，點間距離越來越小，即Δx變小而時間Δt不變，這說明紙帶在做減速運動．選項BC正確，選項AD錯誤．3．如圖所示為某次實驗中打出的一條經過處理后的紙帶，圖中O為小車運動的起始點，A為所選取的第一個計數點，O點到A點之間有部分點不清晰，相鄰兩個計數點之間有4個點未畫出，電源頻率為50Hz，用毫米刻度尺測量后可直接算出()A．從O點到F點運動的時間B．從A點到F點運動的平均速度eq\x\to(v)C．C點的瞬時速度vCD．G點的瞬時速度vG【答案】BC【解析】O點到A點之間有部分點不清晰，那么OA之間的時間未知；G點的速度可以由紙帶運動的規(guī)律推算出來，但不能用毫米刻度尺測量后直接算出．4．在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中，使用電磁打點計時器(所用交流電的頻率為50Hz)得到如圖所示的紙帶．圖中的點為計數點，相鄰兩計數點間還有四個點未畫出來，下列表述正確的是()A．實驗時應先放開紙帶再接通電源B．相鄰兩個計數點間的時間間隔為sC．可表示出最接近計數點B對應的速率D．相鄰兩個計數點間的時間間隔為s【答案】BC【解析】實驗時應先接通電源再放開紙帶，故選項A錯；B點為A點到C點的中間時刻點，eq\o(v,\s\up6(－))＝eq\f(xAC,2T)，eq\o(v,\s\up6(－))最接近B點對應的速率，故選項C對；由于相鄰兩計數點之間還有4個點沒有畫出，所以時間間隔為s，故選項D錯，B對．5．采用下列哪些措施，有利于減小因紙帶受到的摩擦而產生的誤差()A．改用直流6V電源B．電源電壓越低越好C．使用平整不卷曲的紙帶D．使物體的運動方向與紙帶在一條直線上【答案】CD【解析】紙帶受到的摩擦主要指紙帶與振針、限位孔之間的摩擦，打點計時器必須使用交流電，故A錯．其電壓低可減小摩擦，若過低打出的點會很不清晰，故B錯．使用平整不卷曲的紙帶且使紙帶與物體的運動方向一致，可減少紙帶與限位孔等之間的摩擦，故C、D都對．6．在使用電磁打點計時器時，有時發(fā)現電磁打點計時器的打點周期不穩(wěn)定，其原因可能是()A．交流電源的電壓不穩(wěn)定B．交流電源的頻率不穩(wěn)定C．永久磁鐵的磁性太弱D．小車運動時快時慢【答案】B【解析】根據打點周期與交流電的頻率關系T＝eq\f(1,f)知，打點周期不穩(wěn)定，這是因為交流電的頻率不穩(wěn)定，與其他因素無關，選項B正確．7．打點計時器使用的交流電頻率為50Hz，在“探究小車速度隨時間變化規(guī)律”的實驗中，若交流電的頻率變小了而未被發(fā)現，則測得小車的速度值與真實值比較將()A．偏大B．偏小C．無影響D．無法判斷【答案】A【解析】打點計時器打點的頻率是由電源的頻率決定的，且打點的頻率等于電源的頻率．當交流電的頻率為50Hz時，打點計時器每隔s打一個點；當交流電的頻率低于50Hz時，打點計時器打點的時間間隔將大于s，計算速度時如果仍按s計算，由v＝eq\f(x,t)可知，因測量值t小于真實值，故導致測量出的速度大于真實值．8．關于坐標系，下列說法中正確的是()A．建立坐標系，是為了定量地描述物體的位置及位置的變化B．在建立坐標系時只需要確定正方向即可，與規(guī)定的正方向同向為正，與規(guī)定的正方向反向則為負C．只能在水平方向建立直線坐標系D．建立好直線坐標系后，可以用(x，y)表示物體的位置【答案】A【解析】為了定量地描述物體的位置及位置的變化，需要在參考系上建立適當的坐標系，選項A正確；在建立坐標系時需要確定坐標原點、單位長度和正方向，選項B錯誤；直線坐標系可以在水平方向建立也可以在其他方向建立，選項C錯誤；在直線坐標系中用一個坐標來表示物體的位置，而在平面直角坐標系中才用(x，y)表示物體的位置，選項D錯誤．9．在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，得到如圖所示的紙帶，其中A、B、C、D、E、F、G為計數點，相鄰兩計數點間的時間間隔為T，x1、x2、x3、x4、x5、x6分別為AB、BC、CD、DE、EF、FG間的位移，下列可用來準確計算打D點時小車速度的表達式是()\f(x3＋x4,T)\f(x3＋x4,2T)\f(x2＋x3＋x4＋x5,4T)\f(x1＋x6,2T)【答案】BC【解析】可用來計算打D點時小車速度的表達式有eq\f(x3＋x4,2T)和eq\f(x2＋x3＋x4＋x5,4T)，但eq\f(x3＋x4,2T)比eq\f(x2＋x3＋x4＋x5,4T)更準確一些．10．在實驗中，利用紙帶上的數據和第一章的方法得出各計數點的瞬時速度后，以速度v為縱軸，以時間t為橫軸建立直角坐標系．某次實驗中某同學描出的點如圖所示．在直角坐標系上一共描出了10個點．下列思考有道理的是()①這10個點無論如何也不在一條直線上，因此小車運動的v－t圖象不可能為一條直線，而應為一條光滑的曲線②這10個點中有8個點雖然不在一條直線上，但它們緊挨在一條直線附近，只有F和B兩點離這條直線太遠③在10個點當中只有4個點能畫在一條直線上(A、D、G、I)，有6個點不在該直線上，這條直線肯定不能表示小車運動的規(guī)律④與直線偏差較小的點(C、E、H、J)可能是實驗誤差造成的，而與直線偏離較大的點(B、F)則可能是實驗中出現錯誤造成的A．①③B．②④C．①②D．③④【答案】B【解析】考慮有誤差，才不可能在一直線上，若理想化，這些點將都在一直線上，①③錯誤，②④正確．二、非選擇題11．如圖所示是小球沿斜面滾下的頻閃照片，照片中每兩個相鄰小球像的時間間隔是s，這樣便記錄了小球運動的時間．設開始時的位置為0，依次為位置1、2、3、4、5，小球運動的位移可以用刻度尺測量．小球在位置1、2、3、4的速度分別最接近________m/s、________m/s、________m/s、________m/s，小球滾下過程的加速度為________m/s2.(小數點后保留兩位數字)【答案】【解析】利用題圖中給出的數據，可以求得各段的平均速度．再相鄰小球像的時間間隔為s，而平均速度最接近中間時刻的瞬時速度，則有v1≈eq\o(v,\s\up6(－))02＝eq\f×10－2,m/s＝0.80m/s，v2≈eq\o(v,\s\up6(－))13＝eq\f(－×10－2,m/s＝1.15m/s，v3≈eq\o(v,\s\up6(－))24＝eq\f(－×10－2,m/s＝1.50m/s，v4≈eq\o(v,\s\up6(－))35＝eq\f(－×10－2,m/s＝1.85m/s，以位置0對應時刻為0，由以上數據作出v－t圖象如圖所示．在v－t圖象上取相距較遠的兩點v1＝0.80m/s，t1＝s，v4＝1.85m/s，t4＝