2019新教材突破人教版物理必修第一册学案21实验探究小车速度随时间变化规律及答

2019-2020年新教材打破人教版物理必修第一册教学设计：2.1实验：研究小车速度随时间变化的规律及答案第二章匀变速直线运动的研究第1节实验：研究小车速度随时间变化的规律1．实验思路(1)利用纸带计算瞬时速度：各计数点的瞬时速度可用该点前后一小段时间内的□01平均速度来代替。(2)利用v-t图像判断小车的运动情况：以速度v为□02纵轴、时间t为□03横轴建立直角坐标系，用描点法画出小车的v-t图像，图线的□04倾斜程度表示加速度的大小，若是v-t图像是一条倾斜的直线，说明小车的速度是□05平均变化的。(3)实验器材打点计时器(带导线)、□06交流电源、纸带、一端附有定滑轮的长铝板、小车、细绳、槽码、□07刻度尺、复写纸、坐标纸。2．实验步骤(1)以下列图，把一端带有定滑轮的长铝板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，打点计时器固定在长铝板□01没有滑轮的一端，连接好电路。1/102019-2020年新教材打破人教版物理必修第一册教学设计：2.1实验：研究小车速度随时间变化的规律及答案(2)把小车放在铝板上，小车的一端连接穿过打点计时器的纸带，另一端连接绕过滑轮系有槽码的细绳。(3)把小车停在□02凑近打点计时器的地址，先□03接通电源(填“接通电源”或“释放小车”)，后□04释放小车(填“接通电源”或“释放小车”)，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一行小点，随后马上关闭电源。(4)增减所挂的槽码(或在小车上放置重物)，更换纸带，再做两次实验。3．数据记录(1)优选纸带并测量为了便于测量，舍掉纸带开头一些□01过于密集的点，找一个合适的点看作计时起点(0点)，选择相隔0.1s(或更短)的若干计数点进行测量，以下列图，一般不是直接测量相邻两个计数点间的距离，而是先测量出□02各个计数点到计时起点的距离x1、x2、x3、x4、x5、x6，再计算出相邻的两个计数点间的距离。x1x1，x2＝x2－x1，x3＝x3－x2，x4＝x4－x3，x5＝x5－x4，x6＝x6－x5。(2)求各计数点的瞬时速度。4．数据解析(1)作出小车运动的v-t图像。(2)解析数据得出小车速度随时间的变化规律。典型考点一实验器材和操作1．某同学用以下列图装置做“研究小车速度随时间变化的规律”的实验。2/102019-2020年新教材打破人教版物理必修第一册教学设计：2.1实验：研究小车速度随时间变化的规律及答案(1)图中仪器A叫作____________计时器，使用220V________(填“交流”或“直流”)电源，释放小车前，小车应停在________(填“凑近”或“远离”)仪器A的地址。(2)以下是该实验中的一部分基本步骤：A．释放小车，让小车带着纸带运动B．安装纸带C．把计时器固定好D．接通电源，进行打点以上步骤的正确序次是________。答案(1)电火花打点交流凑近(2)CBDA解析(1)题图中仪器A叫作电火花打点计时器，使用220V交流电源，实验过程中，释放小车前，小车要凑近打点计时器。(2)步骤的正确序次为：先把计时器固定好，安装纸带，再接通电源，进行打点，此后释放小车，让小车带着纸带运动，故正确的序次是CBDA。2．用电磁打点计时器、圆滑平板、小车等器材研究小车速度随时间变化的规律，以下列图是某同学马上释放小车前的实验装置图，该装置图中有3处明显错误，它们分别是：3/102019-2020年新教材打破人教版物理必修第一册教学设计：2.1实验：研究小车速度随时间变化的规律及答案(1)；(2)；(3)。答案(1)细线与平板不平行(2)打点计时器接的是直流电源(3)开始实验前小车离打点计时器的距离太远解析电磁打点计时器是一种计时仪器，所用电源为交流电源，因此题图中直流电源是错误的；细线和平板应平行，而题图中细线和平板不平行，故需要调整它们的地址；实验开始时，小车应凑近打点计时器，以保证在纸带上打出足够多的点，有益于数据的办理与解析，而题图中小车离打点计时器的距离太远，因此此处是错误的，也应该进行调整。典型考点二数据办理和误差解析3．(多项选择)在“研究小车速度随时间变化的规律”的实验中，以下说法中对于减小实验误差有益的是( )A．采纳计数点，把每打五个点的时间间隔作为一个时间单位B．使小车运动的加速度尽量小些C．舍去纸带上密集的点，只利用点迹清楚、点间间隔合适的那一部分进行测量、计算D．采纳各处平展程度、圆滑程度相同的长铝板做实验答案ACD4/102019-2020年新教材打破人教版物理必修第一册教学设计：2.1实验：研究小车速度随时间变化的规律及答案解析合理采纳计数点，可减小测量时间间隔和距离时的相对误差，A正确；若小车的加速度过小，会使点过于密集，不便于测量，B错误；舍去密集的点迹，使用清楚、间隔合适的点迹进行测量、计算可减小测量误差，C正确；采纳圆滑、平展程度平均的长铝板可有效降低实验的系统误差，提高数据的可信度，D正确。4．在“研究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图甲所示为某次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点(A点为第一个点)，相邻两计数点间的时间间隔T＝0.1s。(计算结果均保留三位有效数字)(1)依照计算各点的瞬时速度，则vD＝________m/s，vC＝________m/s，vB＝________m/s。(2)在如图乙所示坐标系中画出小车的v-t图线，并依照图线求出小车运动的加速度a＝________。若当时电网中交变电流的频率变成60Hz，但该同学其实不知道，那么做实验的这个同学测得的物体加速度的测量值与实质值对照________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。将图线延长与纵轴订交，交点的速度的物理意义：。5/102019-2020年新教材打破人教版物理必修第一册教学设计：2.1实验：研究小车速度随时间变化的规律及答案答案(1)打某点时的瞬时速度可用打该点时前后一小段时间内的平均速度来代替(2)图见解析12.6m/s2偏小(3)表示零时辰小车经过A点的速度解析(1)打某点时的瞬时速度可用打该点时前后一小段时间内的平均速度来代替。打D点的瞬时速度vD＝xCE＝－27.60cm＝390cm/s＝3.90m/s，0.2s2T打C点的瞬时速度vC＝xBD＝60.30－7.50cm＝264cm/s＝2.64m/s，2T0.2s打B点的瞬时速度xAC27.60cmvB＝2T＝0.2s＝138cm/s＝1.38m/s。(2)由(1)中数据画出小车的v-t图线以下列图，由图线的斜率可求得小车的加v2速度a＝t＝12.6m/s。交流电的实质频率为60Hz，那么实质打点周期T变小，依照以上公式知真实的加速度值就会变大，因此测量的加速度值与真实的加速度值对照偏小。(3)将图线延长后，与纵轴交点的速度表示零时辰小车经过A点时的速度。6/102019-2020年新教材打破人教版物理必修第一册教学设计：2.1实验：研究小车速度随时间变化的规律及答案7/102019-2020年新教材打破人教版物理必修第一册教学设计：2.1实验：研究小车速度随时间变化的规律及答案1．在“研究小车速度随时间变化的规律”实验中，以下说法正确的选项是( )A．分别逐一测出每两个相邻计数点间的距离，这样便于记录B．为使测量更为慎重，应把打下的第一个点作为第一个测量点C．为了便于测量，应舍掉开头一些过于密集的点，找一个合适的点看作计时起点D．两相邻计数点间的时间间隔必定是0.1s答案C解析测量每两个相邻计数点间的距离时，应该用毫米刻度尺的零刻度对准计时起点，一次读出各计数点对应的刻度值，尔后逐一相减，获取每两个相邻计数点间距离的数值，故A错误；纸带上开始时打的点比较密集，点距过小，测量误差较大，故应舍去，找一个合适的点看作计时起点，故B错误，C正确；选取计数点，可增加测量距离，减小测量过程所产生的误差，两相邻计数点间的时间间隔不用然取0.1s，故D错误。2．(多项选择)在“研究小车速度随时间变化的规律”的实验中，以下说法正确的是( )A．经过调治滑轮的高度，使小车、纸带、细绳和定滑轮上边沿在一条水平线上B．坐标轴的单位长度越小越好C．开始打点前要先接通电源后释放小车，打完点后要先断开电源后取纸带D．槽码的质量越大越好答案AC解析实验中调治滑轮的高度使小车、纸带、细绳和定滑轮上边沿在一条水平线上，可以减小误差，A正确；要合适地采纳坐标轴的单位长度，使图像尽量分布在坐标平面中央，B错误；开始打点前要先接通电源后释放小车，打完点后要先断开电源后取纸带，C正确；槽码的质量要适中，不要太大也不要太小，D8/102019-2020年新教材打破人教版物理必修第一册教学设计：2.1实验：研究小车速度随时间变化的规律及答案错误。3．在“研究小车速度随时间变化的规律”的实验中，某同学获取一条用电火花打点计时器打下的纸带如图甲所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点在图中没有画出，电火花计时器接220V、50Hz的交流电源。该同学经过测量并计算获取电火花打点计时器在打B、C、D、E、F各点时小车的瞬时速度以下表：计数点BCDEF速度(m/s)(1)设电火花计时器的打点周期为T，计算vF的公式为vF＝________；(2)依照表中数据，以A点对应的时辰为t＝0，试在图乙所示坐标系中合理9/102019-2020年新教材打破人教版物理必修第一册教学设计：2.1实验：研究小车速度随时间变化的规律及答案地选择标度，作出v-t图像；(3)利用该图像求小车的加速度a＝________m/s2(结果保留两位有效数字)；(4)若是当时电网中交变电流的电压变成210V，而做实验的同学其实不知道，那么加速度的测量值与实质值对照_______