2019版新教材高中物理 第2章 第1節(jié) 實(shí)驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律學(xué)案 新人教版必修第一冊

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1、第1節(jié)　實(shí)驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律 1．實(shí)驗思路 (1)利用紙帶計算瞬時速度：各計數(shù)點(diǎn)的瞬時速度可用該點(diǎn)前后一小段時間內(nèi)的平均速度來代替。 (2)利用v-t圖像判斷小車的運(yùn)動情況：以速度v為縱軸、時間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系，用描點(diǎn)法畫出小車的v-t圖像，圖線的傾斜程度表示加速度的大小，如果v-t圖像是一條傾斜的直線，說明小車的速度是均勻變化的。 (3)實(shí)驗器材 打點(diǎn)計時器(帶導(dǎo)線)、交流電源、紙帶、一端附有定滑輪的長鋁板、小車、細(xì)繩、槽碼、刻度尺、復(fù)寫紙、坐標(biāo)紙。 2．實(shí)驗步驟 (1)如圖所示，把一端帶有定滑輪的長鋁板平放在實(shí)驗桌上，并使滑輪伸出桌面，打點(diǎn)計時器固定在

2、長鋁板沒有滑輪的一端，連接好電路。 (2)把小車放在鋁板上，小車的一端連接穿過打點(diǎn)計時器的紙帶，另一端連接繞過滑輪系有槽碼的細(xì)繩。 (3)把小車停在靠近打點(diǎn)計時器的位置，先接通電源(填“接通電源”或“釋放小車”)，后釋放小車(填“接通電源”或“釋放小車”)，讓小車拖著紙帶運(yùn)動，打點(diǎn)計時器就在紙帶上打下一行小點(diǎn)，隨后立即關(guān)閉電源。 (4)增減所掛的槽碼(或在小車上放置重物)，更換紙帶，再做兩次實(shí)驗。 3．?dāng)?shù)據(jù)記錄 (1)挑選紙帶并測量 為了便于測量，舍掉紙帶開頭一些過于密集的點(diǎn)，找一個適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)當(dāng)作計時起點(diǎn)(0點(diǎn))，選擇相隔0.1 s(或更短)的若干計數(shù)點(diǎn)進(jìn)行測量，如圖所示，一般不

3、是直接測量相鄰兩個計數(shù)點(diǎn)間的距離，而是先測量出各個計數(shù)點(diǎn)到計時起點(diǎn)的距離x1、x2、x3、x4、x5、x6，再計算出相鄰的兩個計數(shù)點(diǎn)間的距離。Δx1＝x1，Δx2＝x2－x1，Δx3＝x3－x2，Δx4＝x4－x3，Δx5＝x5－x4，Δx6＝x6－x5。 (2)求各計數(shù)點(diǎn)的瞬時速度。 4．?dāng)?shù)據(jù)分析 (1)作出小車運(yùn)動的v-t圖像。 (2)分析數(shù)據(jù)得出小車速度隨時間的變化規(guī)律。 典型考點(diǎn)一　　　實(shí)驗器材和操作 1．某同學(xué)用如圖所示裝置做“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實(shí)驗。 (1)圖中儀器A叫作____________計時器，使用220 V________(填“交流

4、”或“直流”)電源，釋放小車前，小車應(yīng)停在________(填“靠近”或“遠(yuǎn)離”)儀器A的位置。 (2)下列是該實(shí)驗中的一部分基本步驟： A．釋放小車，讓小車帶著紙帶運(yùn)動 B．安裝紙帶 C．把計時器固定好 D．接通電源，進(jìn)行打點(diǎn) 以上步驟的正確順序是________。 答案　(1)電火花打點(diǎn)　交流　靠近　(2)CBDA 解析　(1)題圖中儀器A叫作電火花打點(diǎn)計時器，使用220 V交流電源，實(shí)驗過程中，釋放小車前，小車要靠近打點(diǎn)計時器。 (2)步驟的正確順序為：先把計時器固定好，安裝紙帶，再接通電源，進(jìn)行打點(diǎn)，之后釋放小車，讓小車帶著紙帶運(yùn)動，故正確的順序是CBDA。 2．用

5、電磁打點(diǎn)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(shí)驗裝置圖，該裝置圖中有3處明顯錯誤，它們分別是： (1)_____________________________________________________________； (2)_____________________________________________________________； (3)____________________________________________________________。 答案　(1)細(xì)線與平板不平行 (2)打點(diǎn)計

6、時器接的是直流電源 (3)開始實(shí)驗前小車離打點(diǎn)計時器的距離太遠(yuǎn) 解析　電磁打點(diǎn)計時器是一種計時儀器，所用電源為交流電源，因此題圖中直流電源是錯誤的；細(xì)線和平板應(yīng)平行，而題圖中細(xì)線和平板不平行，故需要調(diào)整它們的位置；實(shí)驗開始時，小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計時器，以保證在紙帶上打出足夠多的點(diǎn)，有利于數(shù)據(jù)的處理與分析，而題圖中小車離打點(diǎn)計時器的距離太遠(yuǎn)，所以此處是錯誤的，也應(yīng)該進(jìn)行調(diào)整。 典型考點(diǎn)二　　　數(shù)據(jù)處理和誤差分析 3．(多選)在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實(shí)驗中，下列說法中對于減小實(shí)驗誤差有益的是(　　) A．選取計數(shù)點(diǎn)，把每打五個點(diǎn)的時間間隔作為一個時間單位 B．使小車運(yùn)動的加速度

7、盡量小些 C．舍去紙帶上密集的點(diǎn)，只利用點(diǎn)跡清晰、點(diǎn)間間隔適當(dāng)?shù)哪且徊糠诌M(jìn)行測量、計算 D．選用各處平整程度、光滑程度相同的長鋁板做實(shí)驗 答案　ACD 解析　合理選取計數(shù)點(diǎn)，可減小測量時間間隔和距離時的相對誤差，A正確；若小車的加速度過小，會使點(diǎn)過于密集，不便于測量，B錯誤；舍去密集的點(diǎn)跡，使用清晰、間隔適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)跡進(jìn)行測量、計算可減小測量誤差，C正確；選用光滑、平整程度均勻的長鋁板可有效降低實(shí)驗的系統(tǒng)誤差，提高數(shù)據(jù)的可信度，D正確。 4．在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實(shí)驗中，如圖甲所示為某次記錄小車運(yùn)動情況的紙帶，圖中A、B、C、D、E為相鄰的計數(shù)點(diǎn)(A點(diǎn)為第一個點(diǎn))，相鄰兩計

8、數(shù)點(diǎn)間的時間間隔T＝0.1 s。(計算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字) (1)根據(jù)________________________________________________計算各點(diǎn)的瞬時速度，則vD＝________ m/s，vC＝________ m/s，vB＝________ m/s。 (2)在如圖乙所示坐標(biāo)系中畫出小車的v-t圖線，并根據(jù)圖線求出小車運(yùn)動的加速度a＝________。若當(dāng)時電網(wǎng)中交變電流的頻率變?yōu)?0 Hz，但該同學(xué)并不知道，那么做實(shí)驗的這個同學(xué)測得的物體加速度的測量值與實(shí)際值相比________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。 (3)將圖線延長與縱軸相交

9、，交點(diǎn)的速度的物理意義：________________________________________。 答案　(1)打某點(diǎn)時的瞬時速度可用打該點(diǎn)時前后一小段時間內(nèi)的平均速度來代替　3.90　2.64　1.38 (2)圖見解析　12.6 m/s2　偏小 (3)表示零時刻小車經(jīng)過A點(diǎn)的速度 解析　(1)打某點(diǎn)時的瞬時速度可用打該點(diǎn)時前后一小段時間內(nèi)的平均速度來代替。 打D點(diǎn)的瞬時速度 vD＝＝＝390 cm/s＝3.90 m/s， 打C點(diǎn)的瞬時速度 vC＝＝＝264 cm/s＝2.64 m/s， 打B點(diǎn)的瞬時速度 vB＝＝＝138 cm/s＝1.38 m/s。 (2)由(1)中數(shù)據(jù)畫出小車的v-t圖線如圖所示，由圖線的斜率可求得小車的加速度a＝＝12.6 m/s2。交流電的實(shí)際頻率為60 Hz，那么實(shí)際打點(diǎn)周期T變小，根據(jù)以上公式知真實(shí)的加速度值就會變大，所以測量的加速度值與真實(shí)的加速度值相比偏小。 (3)將圖線延長后，與縱軸交點(diǎn)的速度表示零時刻小車經(jīng)過A點(diǎn)時的速度。 - 5 -