必修1實驗探究小車速度隨時間變化的規(guī)律第1課時學(xué)案

實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律（一）重點知識回眸一、實驗步驟1．如圖1所示，把一端附有滑輪的長木板平放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面，打點計時器固定在長木板沒有滑輪的一端，連接好電路．圖12．把一條細繩拴在小車上，使細繩跨過滑輪，下面掛上適當?shù)你^碼，放手后，看小車能否在木板上平穩(wěn)地加速滑行，然后把紙帶穿過打點計時器，并把紙帶的另一端固定在小車的后面．3．把小車停在靠近打點計時器的位置，先接通電源，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串小點，隨后立即關(guān)閉電源．換上新紙帶，重復(fù)操作兩次．二、數(shù)據(jù)處理1．挑選紙帶并測量在三條紙帶中選擇一條點跡最清晰的．為了便于測量，舍掉開頭一些過于密集的點跡，找一個適當?shù)狞c當作計時起點(0點)，每5個點(相隔0.1s)取一個計數(shù)點進行測量，如圖2所示．(相鄰兩點間還有4個點未畫出)圖22．瞬時速度的計算和記錄(1)計算方法：時間間隔很短時，可用某段時間的平均速度表示這段時間內(nèi)某一時刻的瞬時速度，即vn＝eq\f(xn＋xn＋1,2T).例如，圖中計數(shù)點4的速度v4＝eq\f(x4＋x5,2T)，其中T＝0.1s.(2)設(shè)計表格并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)位置01234567時刻t/s00.10.20.30.40.50.60.7v(m·s－1)3.作出小車運動的v－t圖象(1)定標度：坐標軸的標度選取要合理，應(yīng)使圖象大致布滿坐標紙．(2)描點：在坐標紙上描出各個坐標點的位置．(3)連線：用一條平滑的曲線或直線“擬合”這些點．4．實驗結(jié)論如果畫出的v－t圖象是一條傾斜的直線，說明小車做速度均勻變化的直線運動．圖象和縱軸的交點表示開始計時時小車的速度——初速度．三、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，立即斷開電源．4．選取一條點跡清晰的紙帶，舍棄開頭點跡密集部分，適當選取計數(shù)點(注意計數(shù)點與計時點的區(qū)別)，弄清楚所選的時間間隔T等于多少．一般在紙帶上每隔4個點取一個計數(shù)點，即時間間隔為T＝0.02×5s＝0.1s.5．在坐標紙上畫v－t圖象時，注意坐標軸單位長度的選取，應(yīng)使圖象盡量布滿坐標紙．6．利用描出的點作v－t圖象時，不要將相鄰的點依次相連成折線，而應(yīng)使大多數(shù)點在直線(或曲線)上，不在線上的點均勻分布在直線(或曲線)兩側(cè)，個別離線較遠的點舍去．（二）精品同步練習(xí)第Ⅰ部分選擇題一、選擇題：本題共8小題。將正確答案填寫在題干后面的括號里。1．關(guān)于用打點計時器“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，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】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；小車開始時靠近打點計時器是為了使小車的運動距離較大，B正確；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，C正確；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。2．在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，下列說法中正確的是()A．長木板一定要水平擺放B．使用刻度尺測量長度時，不必估讀C．使用刻度尺測量長度時，要估讀到最小刻度的下一位D．作v-t圖象時，所描線必須經(jīng)過每一個點【答案】C3．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，下列關(guān)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(shù)據(jù)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(yīng)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，說明誤差太大，應(yīng)舍去【答案】BD【解析】作v-t圖時，為了使圖線盡量準確，應(yīng)該有較多的數(shù)據(jù)點，選項A錯誤B正確；作圖時應(yīng)使盡量多的點在直線上，其他的點均勻地分布在直線兩側(cè)，個別誤差大的點，可以舍去不予考慮，選項C錯誤D正確。4．如圖所示是同一打點計時器打出的4條紙帶，哪條紙帶的加速度最大 ()【答案】A【解析】4條紙帶的時間間隔相等，其中C、D兩條紙帶上的點間隔均勻表明它們是做勻速直線運動，可看做加速度為零；A、B兩條紙帶上的點間隔在不斷增大，且A條紙帶上的點相鄰間距之差較大，故紙帶A的加速度最大，所以選項A正確。5．在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中，獲得如圖所示的紙帶，A、B、C、D、E、F、G為計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點的時間間隔為T，、、、、、分別為AB、BC、CD、DE、EF、FG間的距離，下列可用來計算打D點時小車速度的表達方式有()A．B．C．D．【答案】BD6．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，某同學(xué)將打點計時器打出的三條紙帶，分別以間隔相同點跡的方式依次剪成短紙條，按先后順序一端對齊粘貼在一起。然后用平滑線段將各段紙帶頂端的中點連起來，如圖甲、乙、丙所示，則根據(jù)紙帶的特點即可研究物體的速度隨時間的變化規(guī)律。以下說法正確的是()A．圖甲表示物體處于靜止B．圖乙表示物體做勻速直線運動C．圖乙表示物體的速度隨時間均勻增加D．圖丙表示物體的速度先隨時間均勻增加，后保持不變【答案】CD【解析】短紙帶的高度即表示相應(yīng)時間內(nèi)物體的位移Δx；因點跡間隔相同，故發(fā)生各位移Δx的時間間隔Δt相等，而紙帶寬度是相同的，正好可以用水平方向的寬度來表示時間。Δt相同時，v＝∝Δx，即紙帶的高度恰可反映小車的速度大小。綜上可知，平滑的線段可表示物體運動的v-t圖象，C、D正確。7．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?shù)哪且徊糠诌M行測量、計算D．選用各處平整程度、光滑程度相同的長木板做實驗【答案】ACD8．在實驗中，利用紙帶上的數(shù)據(jù)和第一章的方法得出各計數(shù)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(xué)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(yīng)為一條光滑的曲線②這10個點中有6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)，有六個點不在該直線上，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(xiàn)錯誤造成的A．①③ B．②④C．①② D．③④【答案】B【解析】任何實驗都會存在一定的誤差，也正是因為有誤差的存在，v-t圖中的數(shù)據(jù)點才不可能嚴格在一條直線上；如果有些數(shù)據(jù)離直線很遠，說明這個數(shù)據(jù)很可能是錯誤的，所以①③錯誤，②④正確，選項B符合題意。第Ⅱ部分非選擇題二、非選擇題：本題4個小題。將符合題意的內(nèi)容填寫在題目中的橫線上，或按題目要求作答。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分；有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。9．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，下邊吊著適當重的鉤碼，放手后看小車能否在木板上做平穩(wěn)的加速運動；D．斷開電源，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______________________?！敬鸢浮?1)A應(yīng)先接通電源，再放開紙帶(2)EBCFADG10．(1)在做“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，給你以下器材：電磁打點計時器、電池組、紙帶、復(fù)寫紙、小車、鉤碼、細繩、一端附有定滑輪的長木板，其中不需要的器材是________，還需要增添的器材有____________。(2)關(guān)于“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”這一實驗，下列說法正確的是________。A．長木板不能側(cè)向傾斜，也不能一端高一端低B．在釋放小車前，小車應(yīng)緊靠在打點計時器處C．應(yīng)先接通電源，待打點計時器打點穩(wěn)定后再釋放小車D．打點計時器應(yīng)接在低壓直流電源上E．小車運動時要保持紙帶與打點計時器平面、木板平行F．必須選擇點跡清晰的紙帶，且應(yīng)以打點計時器打下的第一個點為第一個計數(shù)點G．畫v-t圖象時，應(yīng)先描點后連線，并且要把描出的所有點都連接起來【答案】(1)電池組；低壓交流電源、刻度尺(2)BCE11．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：(1)____________________________；(2)____________________________；(3)_____________________________?！敬鸢浮?1)細線與平板不平行(2)打點計時器接的是直流電源(3)小車離打點計時器的距離太遠12．在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，打點計時器接在50Hz的低壓交變電源上。某同學(xué)在打出的紙帶上每5點取一個計數(shù)點，共取了A、B、C、D、E、F六個計數(shù)點(每相鄰兩個計數(shù)點間的四個點未畫出)，如圖甲所示。從每一個計數(shù)點處將紙帶剪開分成五段(分別為a、b、c、d、e段)，將這五段紙帶由短到長緊靠但不重疊地粘在xOy坐標系中，如圖乙所示。(1)請你在xOy坐標系中用最簡潔的方法作出能表示v-t關(guān)系的圖線(在圖乙中作答)，并指出哪個軸相當于v軸？_____________________________________________________。(2)從第一個計數(shù)點開始計時，為了求出0.15s時刻的瞬時速度，需要測出哪一段紙帶的長度？________。(3)若測得a段紙帶的長度