第1节实验探究小车速度随时间变化的规律高一物理自学讲练资料

高一物理同步自学讲练资料——新教材其次章?试验：探究小车速度随时间变化的规律?【学习任务】1、了解电磁打点计时器和电火花打点计时器的根本构成，知道打点计时器的计时原理，并学会使用打点计时器。2、通过实例学会依据纸带上的点分析小车的运动性质。3、通过实例学会依据纸带上的点分析打点计时器打各点时的瞬时速度。4、通过实例学会依据纸带上的点求小车的加速度。【学问梳理】试验目的〔1〕进一步练习使用打点计时器并会利用平均速度求瞬时速度;〔2〕学会利用vt图像处理试验数据,探究小车速度随时间变化的规律。试验原理1、利用打出的纸带上记录的数据，以查找小车速度随时间变化的规律。2、假如纸带上点之间的间隔匀称，那么说明与纸带相连的物体作运动。假设x为相邻两点之间的距离，T为打点周期，那么物体速度的大小为v=。3、用x1、x2、x3、……表示相邻两点间的距离，假设△x＝x2－x1＝x3－x2＝……＝恒量，即连续相等的时间间隔内物体的位移之差为恒量，那么说明与纸带相连的物体的运动为运动。4、由纸带求作匀变速运动的物体的瞬时速度的方法：。5、由纸带求作匀变速运动的物体的加速度：〔1〕用“逐差法〞求加速度：即依据〔T为相邻两计数点间的时间间隔〕求出、、，再求a1、a2、a3的平均值即为物体运动的加速度。〔2〕用v－t图法求加速度：作匀变速运动的物体在某段时间内的平均速度，等于物体在该段时间中间时刻的即时速度。求出各计数点对应的小车的速度，作出v－t图线，图线的斜率即为物体运动的加速度。试验器材电火花打点计时器、纸带、带滑轮的长木板、小车、钩码、细线、墨粉纸盘、刻度尺。试验步骤(1)如下图,把一端附有滑轮的长铝板平放在打点计时器小车试验桌上,并使滑轮伸出桌面,打点计时器固定在长纸带一铝板没有定滑轮的一端,连接好器材.(2)把一条细绳拴在小车上,细绳的另一端跨过定滑轮且下面挂上适当数量的槽码,纸带穿过打点计时器,并把纸带的另一端固定在小车的后面.(3)把小车停在靠近打点计时器的位置,启动计时器,然后放开小车,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)换上新纸带,重复试验两次.(5)在三条纸带中选择一条点迹最清晰的,舍掉开头一些过于密集的点,找一个适当的点作为计时起点.(6)选择连续的且相隔0.1s的计数点进行测量，把数据填入事先设计好的表格中(7)计算出各计数点的瞬时速度,填入表格中。(8)增减所挂的槽码(或在小车上放置重物)更换纸带再做两次试验【反应练习】1．以下是探究小车速度随时间变化规律的试验的一些步骤，其正确挨次是______．①把穿过打点计时器的纸带固定在小车上；②把打点计时器固定在木板上，并接好电路；③更换纸带，再做两次；④把长木板放在桌面上，并使滑轮伸出桌面；⑤使小车停在打点计时器四周，先接通电源，后放开小车；⑥将细绳拴在小车上并绕过定滑轮，下面挂上适量的钩码；⑦断开电源，取出纸带．2．如图是用DIS测定小车的加速度的试验装置．〔1〕信号放射局部和信号接收局部组成为_____传感器，其中A是信号_____局部．〔2〕试验室里使用这组传感器直接测量的物理量是________．3．打点计时器使用的交变电流的频率原为50Hz，假设某次试验中交变电流的实际频率偏小而未被觉察，那么纸带上记录的时间与真实值比拟将___________〔填“偏大〞、“偏小〞或“不变〞〕．4．一小球在桌面上从静止开头做加速直线运动，现用高速摄影机在同一底片上屡次曝光，记录下小球每次曝光的位置，并将小球的位置编号。如下图，1位置恰为小球刚开头运动的瞬间，作为零时刻。摄影机连续两次曝光的时间间隔均相同，小球从1位置到6位置的运动过程中经过各位置的速度分别为v1=0，v2，v3=___________m/s，v4，v5=___________m/s。在坐标纸上作出小球的速度—时间图象〔保存描点痕迹〕_______。5．在“讨论匀变速直线运动〞的试验中，得到如下图的纸带。图中的点为计数点，相邻两计数点间的时间间隔为T。那么拉动此纸带的小车的加速度计算公式为a=___________，打B点时刻的速度计算公式为vB=___________〔以上两计算式均用题中或图中符号表达〕。6．如下图是小球沿斜面滚下的频闪照片，照片中每两个相邻小球像的时间间隔是0.1s，这样便记录了小球运动的时间．设开头时的位置为0，依次为位置1、2、3、4、5，小球运动的位移可以用刻度尺测量．小球在位置1、2、3、4的速度分别最接近________m/s、________m/s、________m/s、________m/s，小球滚下过程的加速度为________m/s2.(小数点后保存两位数字)【反应答案】1．④②①⑥⑤⑦③【分析】此题考查试验的根本步骤，按步骤操作即可。【详解】[1]在试验中，应先固定好木板，再固定打点计时器，将纸带穿过打点计时器并固定在小车上，绕过定滑轮，并挂上适量钩码．预备就绪后应先让小车停在打点计时器四周，然后接通电源，再释放小车，打点结束后关闭电源，更换纸带，再做两次．2．〔1〕位移，放射；〔2〕位移；【详解】(1)依据试验装置可知，信号放射器和信号接收器组成了位移传感器；A应是信号放射局部．(2)依据试验原理可知，该试验采集的是物体位移，即直接测量的物理量是位移．故答案为(1)位移，放射；(2)位移；3．偏小【详解】交变电流的实际频率偏小，实际打点周期大于s，比方打出6个点的实际时间大于s，但仍依据原周期计算时间为s，所以纸带上记录的按原周期算出的时间应当偏小。4．0.120.24见解析【详解】由解得T可求得做出vt图像如图5．【详解】[1]依据可得所以[2]依据匀速直线运动中间时刻的瞬时速度等于平均速度可得6．【详解】[1][2][3][4]从刻度尺中可知小球在相邻相等的时间内经过的位移分别x1；x2；x3=14cm；x5；x6；那么由平均速度等于中间时刻的瞬时速度可知，速度依次为[5]依据【认知提升】考前须知开头释放小车时，应使小车靠近打点计时器。先接通电源，计时器工作后，再放开小车，当小车停止运动时准时断开电源。要防止钩码落地及小车跟滑轮相撞，当小车到达滑轮前准时用手按住它。4、牵引小车的钩码个数要适当，以免加速度过大而使纸带上的点太少，或者加速度太小而使各段位移无多大差异，从而使误差增大。加速度的大小以能在60cm长的纸带上清晰地取得六七个计数点为宜。肯定要区分计时器打出的自然点和人为选取的计数点。一般在纸带上每5个自然点取一个计数点，间隔为0.1s。试验探究①利用一段时间内的平均速度代替中间时刻的瞬时速度，是利用纸带求瞬时速度的常用方法；②试验步骤可简化为：放置→固定→连接→先启后放→重复试验→数据分析；试验数据处理及误差分析测量并记录数据(1)从三条纸带中选择一条点迹最清晰的,舍掉开头一些过于密集的点迹,找一个适当的点作为计时起点(0点),每5个点取一个计数点进行测量,如下图(相邻两点间还有四个点未画出).标明0,1,2,3,4测量各计数点到0点的距离x,记录并填入表中；位置编号012345678t/sx/mv/(m·s1)测量并记录数据(2)分别计算出相邻的两计数点之间的距离x1、x2、x3、(3)利用一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度,即,求得打下各计数点时的瞬时速度。例如,图中计数点4对应的速度.将求得的打下各计数点时的瞬时速度填入表格中。作出vt图像并分析运动规律(1)在坐标纸上建立vt坐标系并依据表格中的数据在坐标系中描点.(2)画一条直线,让这条直线通过尽可能多的点,不在线上的点匀称分布在直线的两侧,偏差比拟大的点忽视不计,如下图。(3)观看所得到的直线,分析小车的速度随时间的变化规律。依据画出的vt图像求出小车运动的加速度试验结论假如画出的vt图线是一条倾斜的直线,说明小车做速度匀称变化的直线运动.图线和纵轴的交点表示开头计时时小车的速度初速度。假设图线与横轴有交点，表示计时开头一段时间后,小车才开头运动.试验误差的主要来源参加本试验计算的量有位移x和时间t，因此误差主要来源于位移x(1)我们应选择点迹小而清晰的纸带，且要用分度值为1mm的刻度尺测量并估读到。(2)读数时眼睛要正对点和刻度尺，以尽量减小误差.(3)小车速度应适当大些,这样可以减小测量长度带来的误差。(4)适中选几个(如五个)计时点的时间间隔作为时间单位,可减小测量时间间隔带来的误差，测量两计数点间的距离时,要一次完成测量,不要分段测量.试验数据处理及误差分析〔1〕作vt图像时,将各个点按折线全部连接起来的做法是错误的,应当先推断图像的大体走势,然后再将各个点连接起来.〔2〕在坐标纸上画vt图像时,留意坐标轴单位长度的选取,应使图像尽量分布在坐标平面中心。(3)纸带上开头有一些过于密集的点迹因此通常会舍去这些点,弄清晰所选计数点间的时间间隔t.(4)在测量长度时,假如逐一测量计数点之间的间隔x，就会引起较大的误差，因此测量各计数点到0点的距离,可以减小测量时带来的误差.【精准练习】一、单项选择题1．〔2023秋·安徽芜湖·高一安徽师范高校附属中学校考期末〕小智同学发觉了一张自己以前为讨论机动车的运动状况绘制的图像〔如图〕。机动车运动轨迹是直线，但是不知机动车是处于加速还是刹车状态，请你帮他判定以下合理的说法是〔〕A．机动车处于匀加速状态 B．机动车的初速度为0C．机动车的加速度为大小为8 D．机动车在前3秒的位移是24m2．〔2022秋·重庆沙坪坝·高一期末〕两同学用上安装的声音秒表软件测量声速，声音秒表检测到第一次声音时开头计时，其次次声音时停止计时，如下图，A、B、C、D在一条直线上，将两个放置在相距为的B、C两点，一同学在A处拍手一次、D处的同学听到声音后过了一段时间后也拍手一次，B、C两处的秒表计时值分别为和，那么声速为〔〕A． B． C． D．3．〔2022·高一课时练习〕在“探究小车速度随时间变化的规律〞试验中，以下做法不能减小试验误差的是〔〕A．选取计数点，把每打五个点的时间间隔作为一个时间单位B．使小车运动的速度尽量小些C．舍去纸带上密集的点，只利用点迹清晰、点间间隔适当的一局部进行测量、计算D．选用各处平整程度相同的长木板做试验4．〔2022秋·黑龙江佳木斯·高一阶段练习〕运动物体拉动穿过打点计时器的纸带，纸带上打下一系列小点，打点计时器打下的点直接记录了〔〕A．物体运动的时间B．物体在不同时刻的速度C．物体在相邻相同时间内的速度变化D．物体在不同时间内的位移5．〔2022秋·黑龙江哈尔滨·高一哈尔滨三中开学考试〕百货大楼一、二楼间有一部正以恒定速度向上运动的自动扶梯，某人以相对扶梯的速度v沿扶梯从一楼向上跑，数得梯子有N1级，到二楼后他又反过来以相对扶梯的速度v沿扶梯向下跑至一楼，数得梯子有N2级，那么自动扶梯实际级数为〔设人计数的速度恒定〕〔〕A． B． C． D．6．〔2022·高一课时练习〕在“探究小车速度随时间变化的规律〞试验中，以下说法不正确的选项是〔〕A．纸带上可以每隔任意相同数量的点选取一个计数点B．使用刻度尺测量长度时，要进行估读C．作vt图像时，所描曲线必需经过每一个点D．在数据处理时，常用公式法和图像法二、多项选择题7．〔2022·高一课时练习〕在“探究小车速度随时间变化的规律〞试验中，以下方法中有助于减小试验误差的是〔〕A．选取计数点，把每打5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．舍去纸带上开头时密集的点，只利用点迹清晰、点之间间隔适当的那一局部进行测量、计算D．适当增加挂在细绳下槽码的个数三、试验题8．〔2023·高一课时练习〕数据处理：求物体的速度与加速度①利用平均速度求瞬时速度：vn=___________=。②利用___________图像求加速度a．作出___________图像，通过图像的___________求解物体的加速度；b．剪下相邻计数点的纸带紧排在一起求解加速度。9．〔2022秋·湖南长沙·高一宁乡一中校考阶段练习〕某同学用如图1所示装置讨论小车运动的速度随时间变化的规律。〔1〕电火花打点计时器所接的电源应为___________V的___________〔填“沟通〞或“直流〞〕电源。〔2〕以下试验操作中正确的选项是___________。A．调整定滑轮的高度使细线与长木板平行B．释放小车前，应让小车靠近打点计时器C．接通电源的同时，释放小车D．用刻度尺测量纸带上两点间距离时，应移动刻度尺分别测量每段长度〔3〕试验打出的纸带如图2所示，图上各点为计数点，相邻两计数点间还有四个计时点未标出，打点计时器所接电源的频率为，依据打出的纸带算出小车运动的加速度_____〔结果保存2位小数〕。〔4〕该同学想用图像法处理数据求出A、B、C、D、E各点对应小车的速度，其中打B点时小车的速度_______，将求出的各点的速度在坐标系中描点作图，作出的图像如图3所示，由图3可得小车的加速度________，图像与纵轴的交点表示________。〔结果保存2位小数〕10．〔2021秋·高一单元测试〕用电磁打点计时器测定物体做自由下落运动时的加速度，试验打出一条较长纸带，一同学在该纸带上截取了不同位置的〔a〕〔b〕〔c〕〔d〕四段进行测量处理，每段纸带上有三个计时点，按挨次依次编号为0~11，测量结果如下图。所用电源频率为50Hz。〔1〕5、6两点之间撕掉了_______个计时点；〔2〕通过对四段纸带的计算分析，下述推断比拟接近事实的是________；A．物体开头下落时的加速度最接近重力加速度B．当地的重力加速度为2C．随物体速度的增大当地重力加速度减小D．试验中物体运动阻力不行忽视【精准练习参考答案】1．C【详解】ABC．由可知，将等式变形为由图像的两个交点可得机动车做初速度为，加速度为8的匀减速运动，故AB错误C正确；D．由可推断，机动车在时停止运动，由那么机动车在前3秒的位移故D错误。应选C。2．A【详解】设声速为，D处的同学听到声音后过了时间后也拍手，依据题意有，联立可得解得应选A。3．B【详解】A．选取计数点可以使用于测量和计算的相邻点间的间隔增大，在用直尺测量这些点间的距离时，在一次测量肯定误差根本相同的状况下，相对误差较小，故A正确，不符合题意；B．在试验中，假如小车运动的速度过小，打出的点很密，长度测量的相对误差较大，测量精确?????度会降低，因此小车的速度略大一些较好，故B错误，符合题意；C．为了减小长度测量的相对误差，应舍去纸带上过于密集的点，故C正确，不符合题意；D．假如试验中所用长木板各局部的平整程度不同，小车的速度变化会不匀称，从而导致试验误差增大，故D正确，不符合题意。应选B。4．A【详解】A．由于打点计时器打点的时间间隔都是0.02s，所以只要数出纸带上的所打点数，用t＝0.02s×〔n－1〕可以计算出物体运动时间，故A正确；BC．纸带上点迹对应的速度及相邻相同时间内的速度变化不能直接记录，故BC错误；D．物体在不同时间内的位移，需要用刻度尺测量，故D错误。应选A。5．D【详解】设为自动扶梯的速度，自动扶梯总级数为N，自动扶梯每级长度为L，上楼时，时间为，那么下楼时，时间为，那么联立解得应选D。6．C【详解】A．试验中可以每隔任意相同数量的点选取一个计数点，但相隔四个点时取计数点时间间隔为〔打点频率为50Hz〕，计算时更便利，A正确；B．使用刻度尺测量长度时，要进行估读，B正确；C．作vt图像时，应使尽量多的点落在线上，离线较远的点应大胆舍弃，C错误；D．处理数据时，常选择公式法和图像法，D正确。此题不正确的，应选C。7．ACD【详解】A．选取计数点可以使相邻点间的距离增大，在用直尺测量这些点间的间隔时，在一次测量肯定误差根本相同的状况下，相对误差较小，故A正确；B．在试验中假如小车运动的加速度过小，打出的点就很密，长度测量的相对误差较大，测量的精确?????度会降低，因此小车运动的加速度适当大一些较好。假如小车的加速度掌握较好，以能在50cm长的纸带上清晰地取出7～8个计数点为宜，故B错误；C．为了减小长度测量的相对误差，舍去纸带上过于密集，甚至辨别不清的点是必要的，故C正确；D．假设适当增加挂在细绳下槽码的个数，意味着适当增大小车运动的加速度，故D正确。应选ACD。8．vn=速度—时间速度—时间斜率【详解】①[1]