（通用版）2018-2019版高考物理總復(fù)習(xí) 主題一 機械運動與物理模型 1.2.1實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律學(xué)案 新人教版

《（通用版）2018-2019版高考物理總復(fù)習(xí) 主題一 機械運動與物理模型 1.2.1實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律學(xué)案 新人教版》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（通用版）2018-2019版高考物理總復(fù)習(xí) 主題一 機械運動與物理模型 1.2.1實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律學(xué)案 新人教版（10頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 1.2.1　實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律 一、實驗?zāi)康? 1.進一步練習(xí)使用打點計時器及利用紙帶求瞬時速度。 2.探究小車速度隨時間的變化規(guī)律。 3.會用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)。 二、實驗原理 1.瞬時速度的計算：各計數(shù)點的瞬時速度可用以該點為中間時刻的一段時間內(nèi)的平均速度來代替：vn＝。 2.根據(jù)v－t圖象判斷運動性質(zhì)：用描點法可作出小車的v－t圖象，根據(jù)圖象的形狀可判斷小車的運動性質(zhì)。 3.加速度的計算：利用v－t圖象的斜率求出小車的加速度。 三、實驗器材 電磁打點計時器(或電火花計時器)、復(fù)寫紙、導(dǎo)線、一端附有定滑輪的長木板、小車、紙帶、細繩、鉤碼、刻度尺、交

2、流電源。 四、實驗步驟 1.如圖所示，把附有滑輪的長木板放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路。 2.把一條細繩拴在小車上，使細繩跨過滑輪，下邊掛上鉤碼，把紙帶穿過打點計時器，并把紙帶的一端固定在小車的后面。 3.把小車停在靠近打點計時器處，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系列小點，關(guān)閉電源。 4.換上新的紙帶，重復(fù)實驗兩次。 5.增減所掛鉤碼的個數(shù)，按以上步驟再做兩次實驗。 五、數(shù)據(jù)處理 1.瞬時速度的計算 (1)從幾條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶，舍掉開始一些比較密集的點，在后面便于測量

3、的地方找一個點，作為計數(shù)始點，以后依次每五個點取一個計數(shù)點，并標明0、1、2、3、4…如圖所示。 (2)依次測出01、02、03、04…的距離x1、x2、x3、x4…，填入表中。 位置 1 2 3 4 5 6 長度 x1 x2 x3 x4 x5 x6 各段長度 0～2 1～3 2～4 3～5 4～6 時間間隔 v/(m·s－1) (3)1、2、3、4…各點的瞬時速度分別為：v1＝、v2＝、v3＝、v4＝…。將計算得出的各點的速度填入表中。 (

4、4)根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，分析速度隨時間變化的規(guī)律。 2.作出小車運動的v－t圖象 (1)定標度、描點：坐標軸的標度選取要合理，應(yīng)使圖象大致分布在坐標平面中央。描點時要用平行于兩坐標軸的虛線標明該點的位置坐標。(所描的點一般用“·”標明) (2)連線：畫一條直線，讓這條直線通過盡可能多的點，不在線上的點均勻分布在直線的兩側(cè)，偏差比較大的點忽略不計，如圖所示。 (3)觀察所得到的直線，分析物體的速度隨時間的變化規(guī)律。 3.求解加速度 根據(jù)所畫v－t圖象的斜率求出小車運動的加速度a＝。 六、誤差分析 產(chǎn)生原因 減小方法 偶然 誤差 根據(jù)紙帶測量的位移有誤差 測量各計數(shù)

5、點到起始點的距離而不是直接測量相鄰計數(shù)點間的距離 系統(tǒng) 誤差 作v－t圖象不準確有誤差 實驗中作圖時應(yīng)選取合適的坐標單位 木板的粗糙程度不完全相同 盡量選粗糙程度均勻的木板 七、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，應(yīng)立即斷開電源。 (4)要防止鉤碼落地，避免小車跟滑輪相碰，在小車到達滑輪前及時用手按住。 (5)牽引小車的鉤碼個數(shù)要適當(dāng)，以免加速度過大而使紙帶上的點太少，或者加速度太小，而使各段位移差別不大，誤差增大。 (6)連接小車的細線要與木板平行。 (7)要區(qū)分打點計時器打出的

6、計時點和人為選取的計數(shù)點，一般在紙帶上每隔四個計時點取一個計數(shù)點，即時間間隔t＝0.1 s。 (8)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)使圖象盡量分布在較大的坐標平面內(nèi)。 要點一　實驗原理及操作 [例1] 在研究勻變速直線運動的實驗中，某同學(xué)操作以下實驗步驟， A.拉住紙帶，將小車移至靠近打點計時器處放開紙帶，再接通電源 B.將打點計時器固定在平板上，并接好電路 C.把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，下面吊著適當(dāng)重的鉤碼 D.取下紙帶 E.將平板一端墊高，輕推小車，使小車能在平板上做勻速運動 F.將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔 (1

7、)所列步驟中有錯誤的是：________________________________________ ________________________________________________________________。 (2)遺漏的步驟(遺漏步驟可編上序號G、H……)： ________________________________________________________________ _______________________________________________________________。 (3)將以上步驟完善后寫出合理的步驟順序

8、： _______________________________________________________________ _______________________________________________________________。 解析　(1)步驟A中應(yīng)先通電，再放紙帶，順序不能顛倒；D中取下紙帶前應(yīng)先斷開電源。 (2)遺漏的步驟G：換上新紙帶，重復(fù)實驗三次。 (3)步驟完善后，合理的實驗步驟順序為：BFECADG。 答案　(1)A中應(yīng)先通電，再放紙帶；D中取下紙帶前應(yīng)先斷開電源 (2)G：換上新紙帶，重復(fù)實驗三次 (3)BFECADG [針對訓(xùn)

9、練1] 用如圖1所示的裝置做“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗，下列做法正確的是(　　) 圖1 A.小車從靠近定滑輪處釋放 B.先啟動計時器，再釋放小車 C.實驗前要平衡小車受到的阻力 D.電火花計時器接學(xué)生電源直流輸出端 解析　在釋放小車前，小車應(yīng)盡量靠近打點計時器，遠離滑輪處，以便在紙帶上打出更多的點，有利于實驗數(shù)據(jù)的處理和誤差的減小，A錯誤；實驗中為了在紙帶上打出更多的點，也為了打點的穩(wěn)定，應(yīng)先啟動打點計時器，然后釋放小車，B正確；該實驗不需要平衡小車受到的阻力，C錯誤；電火花計時器接220 V交流電源，D錯誤。 答案　B 要點二　實驗數(shù)據(jù)處理 [例2] (201

10、8·天水高一檢測)在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，如圖2所示為記錄小車運動情況的一條紙帶，圖中A、B、C、D、E為相鄰的計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間的時間間隔T＝0.1 s。 圖2 (1)計算D、C、B各點的瞬時速度，vD＝________ m/s，vC＝________ m/s，vB＝________ m/s。 (2)在如圖3所示坐標系中作出小車的v－t圖象，并根據(jù)圖象求出a＝________。 圖3 解析　(1)若時間較短，平均速度可以代替某點的瞬時速度。D點的瞬時速度 vD＝＝ cm/s＝390 cm/s＝3.90 m/s C點的瞬時速度 vC＝＝ cm/s＝

11、264 cm/s＝2.64 m/s B點的瞬時速度 vB＝＝ cm/s＝138 cm/s＝1.38 m/s (2)由(1)中數(shù)據(jù)作出小車的v－t圖象如圖所示， 由圖線的斜率可求得它的平均加速度 a＝＝ m/s2＝12.6 m/s2 答案　(1)3.90　2.64　1.38 (2)圖見解析　12.6 m/s2 方法總結(jié) 由紙帶求加速度的方法 如圖所示的紙帶各計數(shù)點1、2、3、4、5、…所對應(yīng)的速度分別是v1、v2、v3、v4、v5、…，T為計數(shù)點間的時間間隔。 (1)圖象法 由多組數(shù)據(jù)描繪出v－t圖象，v－t圖象中直線的斜率即為物體運動的加速度。此方法準確、科學(xué)，

12、但較繁瑣。 (2)逐差法 分別以1、4，2、5，3、6，…的速度計算加速度，即 a1＝，a2＝，a3＝，則 a＝＝ ＝ 此方法中各點的瞬時速度都參與了運算，可減小誤差。 (3)平均值法 a1＝，a2＝，a3＝，…，an＝。 求加速度的平均值 ＝ ＝＝。 從結(jié)果看，真正參與運算的只有v1和vn＋1，中間各點的瞬時速度在運算中都未起作用，一般不用此方法。 [針對訓(xùn)練2] 利用打點計時器“探究小車的速度隨時間變化的規(guī)律”，打出的紙帶如圖4所示，已知交流電源的頻率為50 Hz，從計數(shù)點1開始，每相鄰兩個計數(shù)點之間還有四個點沒有畫出，圖中1、2、3、4、5、6、7為連續(xù)的計數(shù)點

13、，測得s1＝1.40 cm，s2＝2.00 cm，s3＝2.60 cm，s4＝3.20 cm，s5＝3.80 cm，s6＝4.40 cm。 圖4 (1)相鄰計數(shù)點之間的時間間隔為________s。 (2)小車的加速度為________m/s2。 解析　(1)由于每相鄰兩個計數(shù)點之間還有4個點未畫出，所以相鄰計數(shù)點之間的時間間隔為0.1 s。 (2)計算出各點的瞬時速度，即 v2＝＝ m/s＝0.17 m/s v3＝＝ m/s＝0.23 m/s v4＝＝ m/s＝0.29 m/s v5＝＝ m/s＝0.35 m/s v6＝＝ m/s＝0.41 m/s 根據(jù)a＝，可得加

14、速度為0.6 m/s2。 答案　(1)0.1　(2)0.6 1.在探究小車速度隨時間變化規(guī)律的實驗中。 (1)電磁打點計時器是一種使用________(填“交流”或“直流”)電源的儀器。當(dāng)所接電源頻率是50 Hz時，它每隔________s打一次點。 (2)接通電源與釋放紙帶，讓紙帶(隨小車)開始運動，操作正確的是________。 A.先接通電源，后釋放紙帶 B.先釋放紙帶，后接通電源 C.釋放紙帶的同時接通電源 D.先接通電源或先釋放紙帶都可以 解析　(1)電磁打點計時器是使用交流電源的計時儀器，當(dāng)電源的頻率為50 Hz時，它每隔0.02 s打一次點。 (2)開始記

15、錄時，應(yīng)先給打點計時器通電打點，然后釋放紙帶讓紙帶(隨物體)開始運動，如果先放開紙帶開始運動，再接通打點計時器的電源，由于重物運動較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會對實驗產(chǎn)生較大的誤差；同時先打點再釋放紙帶，可以使打點穩(wěn)定，提高紙帶利用率，可以使紙帶上打滿點。 答案　(1)交流　0.02　(2)A 2.在“研究勻變速直線運動”的實驗中，使用電磁打點計時器(所用交流電的頻率為50 Hz)，得到如圖5所示的紙帶。圖中的點為計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點間還有四個點未畫出來，下列表述正確的是(　　) 圖5 A.實驗時應(yīng)先放開紙帶再接通電源 B.從紙帶上不可能求出計數(shù)點C對應(yīng)的速率 C.從紙帶上可

16、以求出計數(shù)點B對應(yīng)的速率 D.相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔為0.02 s 解析　在“研究勻變速直線運動”的實驗中，實驗時應(yīng)先接通電源再放開紙帶，A錯誤；根據(jù)C點為B與D的中間時刻點有vC＝，B錯誤；同理，C正確；由于相鄰的計數(shù)點之間還有4個點沒有畫出，所以時間間隔為0.1 s，D錯誤。 答案　C 3.在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，得到如圖6所示的紙帶，其中A、B、C、D、E、F、G為計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)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，下列可用來計算打D點時小車速度的表達式中誤差最小的是(　　) 圖6

17、 A. B. C. D. 解析　瞬時速度可用以該點為中間時刻的一段時間內(nèi)的平均速度來代替：vn＝，而且所選時間段不宜過長，選項B正確。 答案　B 4.在實驗中，利用紙帶上的數(shù)據(jù)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7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(　　) 圖7 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8個點雖然不在一條直線上，但它們都在一條直線附近，只有F和B兩點離這條直線太遠 ③在10個點當(dāng)中只有

18、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(xiàn)錯誤造成的 A.①③ B.②④ C.①② D.③④ 解析　考慮有誤差，才不可能在一直線上，而偏離直線太遠，則不屬于誤差，而是錯誤。而若理想化，則這些點應(yīng)在一直線上，①③錯誤，②④正確。故選B。 答案　B 5.如圖8所示，某同學(xué)在做“研究小車速度隨時間的變化規(guī)律”的實驗中，由打點計時器得到表示小車運動過程的一條清晰紙帶，紙帶上兩相鄰計數(shù)點的時間間隔為T＝0.10 s，

19、其中x1＝7.05 cm，x2＝7.68 cm、x3＝8.33 cm、x4＝8.95 cm、x5＝9.61 cm、x6＝10.26 cm。 圖8 (1)求計數(shù)點3處的瞬時速度的大??； (2)作出小車運動的速度—時間圖象，由圖象求小車運動的加速度。 解析　(1)計數(shù)點3的瞬時速度 v3＝＝ m/s≈0.86 m/s， (2)同理可求 v1＝＝ m/s≈0.74 m/s， v2＝＝ m/s≈0.80 m/s， v4＝＝ m/s≈0.93 m/s， v5＝＝ m/s≈0.99 m/s。 以縱軸表示速度，以橫軸表示時間，描點連線如圖所示。 由圖象可以看出，小車的速度隨時間均勻增加，其運動的加速度可由圖線求出，即a＝＝0.63 m/s2(0.62～0.64 m/s2均可)。 答案　(1)0.86 m/s　(2)圖見解析　0.63 m/s2 10