2.1實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律實(shí)驗(yàn)原理操作1．在“探究小車的速度隨時間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)操作過程中有以下實(shí)驗(yàn)步驟：A．拉住紙帶，將小車移至靠近打點(diǎn)計(jì)時器處，先放開紙帶，再接通電源；B．將打點(diǎn)計(jì)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(yùn)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(shí)驗(yàn)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(diǎn)計(jì)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(bǔ)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(shí)驗(yàn)時拉住紙帶，將小車移至靠近打點(diǎn)計(jì)時器處，應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時器電源，待打點(diǎn)計(jì)時器打點(diǎn)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(diǎn)計(jì)時器電源，待打點(diǎn)計(jì)時器打點(diǎn)穩(wěn)定后再放開紙帶。（2）[3]實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先安裝儀器，后實(shí)驗(yàn)，因此改正后的步驟按合理的順序?yàn)椋篍．把一端附有定滑輪的長木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使附有定滑輪的一端伸出桌面；B．將打點(diǎn)計(jì)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(yùn)動；F．將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點(diǎn)計(jì)時器的限位孔；A．實(shí)驗(yàn)時拉住紙帶，將小車移至靠近打點(diǎn)計(jì)時器處，應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時器電源，待打點(diǎn)計(jì)時器打點(diǎn)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(shí)驗(yàn)步驟順序是EBCFADG。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理2．圖中的甲、乙是高中物理實(shí)驗(yàn)中常用的兩種打點(diǎn)計(jì)時器，請回答下面的問題：（1）圖乙是（填“電磁打點(diǎn)計(jì)時器”或“電火花計(jì)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(shí)驗(yàn)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(diǎn)計(jì)時器記錄了被小車拖動的紙帶的運(yùn)動情況，在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩點(diǎn)間的距離如圖丙所示，每兩個相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個點(diǎn)未畫出。①試根據(jù)紙帶上各個計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，計(jì)算出打下B、C、D、E、F五個點(diǎn)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(jì)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(jì)時器。[2]電火花計(jì)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(shí)驗(yàn)中，為了使小車做勻變速直線運(yùn)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(jì)數(shù)點(diǎn)間的時間間隔為小車在F點(diǎn)的瞬時速度等于在E、G兩點(diǎn)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(shí)驗(yàn)3．某物理興趣小組利用氣墊導(dǎo)軌測定滑塊的加速度?；瑝K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(jì)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(shí)驗(yàn)中。用打點(diǎn)計(jì)時器記錄了由靜止釋放被小車拖動的紙帶的運(yùn)動情況，在紙帶上確定出A、B、C、D、E共5個計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰點(diǎn)間的距離如圖甲所示，每兩個相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個計(jì)時點(diǎn)未畫出，電源頻率為。

（1）實(shí)驗(yàn)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(diǎn)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(jì)數(shù)點(diǎn)BCD速度（3）以點(diǎn)為計(jì)時起點(diǎn)，將B、C、D各點(diǎn)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(diǎn)的物理意義是。

【答案】左打點(diǎn)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(yùn)動，則有紙帶左端與小車相連。（2）[2]紙帶上每兩個相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個計(jì)時點(diǎn)未畫出，電源頻率為，可知紙帶上相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)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(diǎn)為計(jì)時起點(diǎn)，則圖線與縱軸交點(diǎn)為0時刻的瞬時速度大小，即打點(diǎn)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(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)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(yùn)動C．小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時器，先接通電源，后釋放小車D．選擇計(jì)數(shù)點(diǎn)時，必須從紙帶上第一個點(diǎn)開始（2）已知打點(diǎn)計(jì)時器所用交流電源的頻率為50Hz，圖2是實(shí)驗(yàn)中打下的一段紙帶。算出計(jì)數(shù)點(diǎn)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(jì)數(shù)點(diǎn)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(yùn)動即可，B錯誤；C．小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時器，先接通電源，帶打點(diǎn)計(jì)時器打點(diǎn)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(shí)驗(yàn)誤差，C正確；D．選擇計(jì)數(shù)點(diǎn)時，要從第一個比較清晰的點(diǎn)開始選擇計(jì)數(shù)點(diǎn)，可以不從紙帶上第一個點(diǎn)開始，D錯誤。故選AC。（2）[2]已知打點(diǎn)計(jì)時器所用交流電源的頻率為50Hz，可得打點(diǎn)周期為由中間時刻的瞬時速度等于平均速度，可得打計(jì)數(shù)點(diǎn)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(yùn)動物體的瞬時速度”的實(shí)驗(yàn)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(diǎn)計(jì)時器使用的電源頻率為50Hz，每兩個相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個點(diǎn)沒有畫出，各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0點(diǎn)的距離如紙帶上所示。（1）為了達(dá)到實(shí)驗(yàn)的目的，除了有打點(diǎn)計(jì)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(diǎn)計(jì)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(jì)算出了打下1、2、3、5、6這五個計(jì)數(shù)點(diǎn)時小車的速度，請你幫助他計(jì)算出打下計(jì)數(shù)點(diǎn)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(diǎn)，并作出小車運(yùn)動的vt圖像；（5）根據(jù)vt圖像可知，小車運(yùn)動的加速度大小為m/s2（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）。計(jì)數(shù)點(diǎn)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(shí)驗(yàn)中需要刻度尺測量紙帶上的點(diǎn)間距，故A符合題意；B．本實(shí)驗(yàn)不是探究落體運(yùn)動規(guī)律，不需要鐵架臺，故B不符合題意；C．打點(diǎn)計(jì)時器本身具有計(jì)時功能，不需要秒表，故C不符合題意；D．本實(shí)驗(yàn)探究運(yùn)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(diǎn)計(jì)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(jìn)一步計(jì)算才能獲取。故選AE。（3）[3]由題意可知，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時間間隔為打下計(jì)數(shù)點(diǎn)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(yùn)動的加速度大小為7．某同學(xué)在“用打點(diǎn)計(jì)時器測速度”的實(shí)驗(yàn)中，電源頻率為50Hz，用打點(diǎn)計(jì)時器記錄了被小車拖動的紙帶的運(yùn)動情況，在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個計(jì)數(shù)點(diǎn)。相鄰兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示，每兩個相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時間間隔為0.1s。（1）在實(shí)驗(yàn)中，使用打點(diǎn)計(jì)時器時應(yīng)先再；（均選填“拉動紙帶”或“啟動電源”）（2）每兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有個計(jì)時點(diǎn)沒有標(biāo)出；（3）試根據(jù)紙帶上各個計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，計(jì)算出打下B、C、D三個點(diǎn)時小車的瞬時速度，并將各個速度值填入下表（計(jì)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(diǎn)為計(jì)時起點(diǎn)，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(diǎn)：?！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(shí)驗(yàn)中，使用打點(diǎn)計(jì)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(jì)時點(diǎn)間的時間間隔為每兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)間未標(biāo)出的計(jì)時點(diǎn)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(yùn)動，后來在薄布面上做減速運(yùn)動。某同學(xué)用打點(diǎn)計(jì)時器記錄小車的運(yùn)動情況，所打出的紙帶及相鄰兩點(diǎn)間的距離（單位：cm）如圖乙所示，紙帶上相鄰兩點(diǎn)間對應(yīng)的時間間隔為0.02s。（1）計(jì)算打點(diǎn)計(jì)時器打出點(diǎn)2、3時小車的速度大小，填入表中。計(jì)數(shù)點(diǎn)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(yùn)動的vt圖像。()（3）求出小車在玻璃板上的運(yùn)動速度大小。()【答案】0.650.550.85m/s【詳解】（1）[1][2]打點(diǎn)計(jì)時器打出點(diǎn)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(diǎn)法作出小車在薄布上做減速運(yùn)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(yùn)動的初速度大小，即小車在玻璃板上的運(yùn)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(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。①需要的實(shí)驗(yàn)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(bǔ)償阻力C．小車靠近打點(diǎn)計(jì)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(diǎn)0、1、2、3、4為計(jì)數(shù)點(diǎn)，則計(jì)數(shù)點(diǎn)1的讀