2021-2022学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律 知识点归纳+课堂检测（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 2021-2022学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律 知识点归纳+课堂检测（word版含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 322.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-12-31 18:48:54 | ||
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文档简介
2 匀变速直线运动的研究
2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律
一、利用打点计时器研究物体速度的变化
1．实验器材
电火花计时器(或电磁打点计时器)、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳钩码、刻度尺、导线、交流电源等。
2．实验步骤
(1)按照实验原理图所示实验装置，把打点计时器固定在长木板远离滑轮的一端接好电源;
(2)把一细绳系在小车上，细绳绕过滑轮，下端挂适量的钩码，纸带穿过打点计时器，另一端固定在小车后面;
(3)把小车停靠在打点计时器处，先接通电源，后释放小车;
(4)小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带;
(5)更换纸带，反复做三次实验，选择一条比较理想的纸带进行测量分析。
3．注意事项
(1)平行:纸带、细绳要和长木板平行。
(2)突出:滑轮突出桌子的边缘，防止绳子与桌子边缘摩擦，影响实验。
(3)两先两后:实验中应先接通电源，后释放小车;实验完毕应先断开电源后取纸带。
(4)防止碰撞:在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止钩码落地或小车与滑轮相撞。
(5)减小误差:小车的加速度宜适当大些，可以减小长度的测量误差，加速度大小以能在约50 cm的纸带上清楚地取出6~7个计数点为宜。
4．数据处理
(1)目的:通过纸带求解运动的瞬时速度，确定物体的运动性质。
(2)处理的方法:利用两点间平均速度近似等于瞬时速度求得瞬时速度。若每两点间时间间隔为T，则
由此可得物体速度的变化规律。
注意点:通常打点计时器的频率为50Hz，每两点间的时间间隔为0.02s,但如果题目说明每两点间还有四个点未画出，或者说每五个点取一个计数点，则相邻两计数点间的时间间隔为0.1s。
二 利用纸带画出v-t图象
1.在坐标纸上选定原点，建立坐标轴t和v，并且标上单位和分度值。
2.把计算结果用点画在坐标纸上，点应画的清楚准确。
3.如发现这些点几乎在一条直线，则用-条直线进行拟合。直线应穿过尽量多的点，不能穿过的点应均匀分布在直线两侧。如有个别数据点偏差较大，则应舍去。
4.如这些点明显不在一条直线上，则用平滑的曲线连接这些点。
“利用纸带求物体加速度的两种方法”讲解
三 利用纸带求物体加速度的两种方法
逐差法
测定做匀变速直线运动物体的加速度，一般用逐差法求加速度。具体做法为:
1.将如上图所示的连续相等时间间隔T内的位移S，、S、S、STv、
Sp、Sy分成两组，利用△s=aT2可得:
2. 再算出的a、a2、a;平均值，即: a=a1+a2+a3/3;
， 就是所测定做匀变速直线运动物体的加速度。若为奇数组数据则将中间--组去掉，然后再将数据分组，利用逐差法求解。
图像法
画出实验的v-t图像，在图像上取两个点，利用公式计算a=△V/△t
注意点:(1)如能明显看出错误的点，将这个错误的数据舍去。
(2)选取的两个点之间的距离应尽量远一些。
(3)选取的两个点应当是直线上的新点，不应是测量的数据。
课堂检测
1如图所示，是某位同学练习使用打点计时器得到的三条纸带，从点迹的分布情况可以判断，其中做减速运动的是（ ）
A甲
B乙
C丙
D不确定
2 关于打点计时器的时间间隔，下列是四位同学各自发表的看法，其中正确的是（ ）
A电源电压越高，每打两个点的时间间隔就越短
B纸带速度越大，每打两个点的时间间隔就越短
C打点计时器连续打两个点的时间间隔由电源的频率决定
D如果将交流电源改为直流电源，打点计时器连续打两个点的时间间隔保持不变
3如图给出了电火花计时器在纸带上打出的一些计数点，相邻的两个计数点间的时间间隔为0.1s，相邻的两个计数点间的距离如图中所标，若认为某段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的速度，则打计数点1、3时小车对应的速度分别为：v1=___1___m/s，v3=___2___m/s．
4使用打点计时器时，应先接通电源还是应先使纸带运动？___1___（填“先接通电源”或“先使纸带运动”）。
（2）如图是一位同学利用电磁打点计时器打出的一条纸带，相邻点的时间间隔为0.02s，纸带旁边是一把最小刻度为1mm的直尺，则拖着纸带做直线运动的物体在B点的瞬时速度___2___m/s．
5在“练习使用打点计时器”的实验中，某同学选出了一条清晰的纸带，并取其中的A、B、C、D四个点进行研究（相邻两点间有4个点未画），这四个点和刻度尺标度的对应值如图所示．
（1）由图知，A、B两点时间间隔是___1___s，纸带做的是___2___（填加速、减速或匀速）直线运动．
（2）由图可求出A点到C点的平均速度是v1=0.070m/s，A点到D点的平均速度是v2=___3___m/s（计算结果保留两位有效数字）．
（3）B点速度更接近___4___的速度（填v1或者v2）
6某次实验用打点计时器交流电的频率为50Hz，纸带的记录如图所示，图中O点为纸带上打下的第一个点，接下来的前几个点模糊，因此从A点开始每打五个点取一个计数点，推测纸带的加速度方向为___1___（选填“向左”或“向右”）。在打出A、F这两点的时间间隔中，打下E点时的瞬时速度为___2___m/s．（保留三位有效数字）
7下图是小车拖动纸带利用打点计时器打出的一条纸带．A、B、C、D、E为所选的记数点．相邻计数点间还有四个点没标出．试求： （1）打点计时器在打B、C、D、E各点时物体的瞬时速度vB=___1___m/s，vC=___2___m/s，vD=___3___m/s，
（2）根据（1）中得到的数据，试在图中所给的坐标系中，画出v﹣t图象，求出物体的加速度a=___4___m/s2
（3）（3）如果小车的运动是减速运动，则小车的运动方向___5___（填“向左”或“向右”）
参考答案
1通过观察打点计时器打点的纸带，若相邻点之间的距离越来越近，则物体做减速运动；若相邻点之间的距离越来越远，则物体做加速运动。但是，由于题目中没有说明纸带打点的方向，故无法判断打点的起点，故而无法判断是否是减速运动，故选D。
2打点计时器是使用交流电源仪器，其打点周期与交流电的周期相同，与电压、速度等无关，故ABD错误，C正确． 故选C．
3根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，相邻的两个计数点间的时间间隔为T=0.1s
得：v1=x02/2T=0.035+0.039/2×0.1=0.37m/s
v3=x24/2T=0.043+0.047/2×0.1=0.45m/s
故答案为：0.37，0.45．
4（1）为了让打点稳定并且有效利用纸带，在使用打点计时器时应先接通电源再让纸带运动，
（2）B点的瞬时速度等于B为中间时刻的位移内的平均速度，由图可知，其前后2点的距离为：x=1.00cm=0.01m；打点周期为T=0.02s；
则可知，VB=x2/T=0.01/0.02×2=0.25m/s；
故答案为：（1）先接通电源；（2）0.25．
5（1）由于AB两点之间的共有5个时间间隔，而打点计时器每隔0.02s打一个点，所以相邻的计数点间的时间间隔：T=0.1s；
由于计数点间的时间间隔相同，纸带越向右计数点间的位移越大，说明物体的速度越来越大，即物体做加速运动直线运动．
（2）由图可知可知，AD之间的距离为AD=2.5cm=0.025m，由平均速度等于位移除以时间可以解出AD间的平均速度为：=0.083m/s，
（3）当时间越短时，平均速度越接近瞬时速度，故B点的速度更接近v1v1的速度；
故答案为：（1）0.1，加速；（2）0.083；（3）v1
6解：（1）打点计时器的位置不动，纸带运动，从“O点”为纸带上打下的第一个点，然后依次打出A点，B点……，可知，纸带向左运动；
根据纸带可以看出相邻计数点间的距离逐渐增大，说明纸带做加速运动；
根据加速度方向与运动方向相同，物体做加速运动可知，纸带加速度的方向向左。
（2）根据纸带处理变速直线运动问题的方法可知，求解某点的瞬时速度可以近似为与这点相邻两点间的平均速度，即：E点的瞬时速度大小可以近似等于DF两点间的平均速度大小：
vE= vDF =xDF/tDF=0.474m/s。
故答案为：向左，0.474．
7因为每相邻两计数点间还有4个打点，所以相邻的计数点之间的时间间隔为0.1s （1）利用匀变速直线运动的推论得： vB=xAC/tAC=0.26m/s vC=xBD/tBD=0.30m/s vD=xCE/tCE=0.34m/s （2）利用B、C、D点的速度描出物体运动的v-t图像，算出图像的斜率即为物体运动的加速度。a=0.4m/s2s2。 （3）如果小车的运动是减速运动，则相同时间内小车运动的距离应该越来越小，那么纸带上计数点之间的距离也应该越来越小，从纸带上的计数点之间的距离大小，可以判断出小车的运动方向向右． 故答案为：（1）0.26，0.30，0.34（2）0.4（3）向右
2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律
一、利用打点计时器研究物体速度的变化
1．实验器材
电火花计时器(或电磁打点计时器)、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳钩码、刻度尺、导线、交流电源等。
2．实验步骤
(1)按照实验原理图所示实验装置，把打点计时器固定在长木板远离滑轮的一端接好电源;
(2)把一细绳系在小车上，细绳绕过滑轮，下端挂适量的钩码，纸带穿过打点计时器，另一端固定在小车后面;
(3)把小车停靠在打点计时器处，先接通电源，后释放小车;
(4)小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带;
(5)更换纸带，反复做三次实验，选择一条比较理想的纸带进行测量分析。
3．注意事项
(1)平行:纸带、细绳要和长木板平行。
(2)突出:滑轮突出桌子的边缘，防止绳子与桌子边缘摩擦，影响实验。
(3)两先两后:实验中应先接通电源，后释放小车;实验完毕应先断开电源后取纸带。
(4)防止碰撞:在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止钩码落地或小车与滑轮相撞。
(5)减小误差:小车的加速度宜适当大些，可以减小长度的测量误差，加速度大小以能在约50 cm的纸带上清楚地取出6~7个计数点为宜。
4．数据处理
(1)目的:通过纸带求解运动的瞬时速度，确定物体的运动性质。
(2)处理的方法:利用两点间平均速度近似等于瞬时速度求得瞬时速度。若每两点间时间间隔为T，则
由此可得物体速度的变化规律。
注意点:通常打点计时器的频率为50Hz，每两点间的时间间隔为0.02s,但如果题目说明每两点间还有四个点未画出，或者说每五个点取一个计数点，则相邻两计数点间的时间间隔为0.1s。
二 利用纸带画出v-t图象
1.在坐标纸上选定原点，建立坐标轴t和v，并且标上单位和分度值。
2.把计算结果用点画在坐标纸上，点应画的清楚准确。
3.如发现这些点几乎在一条直线，则用-条直线进行拟合。直线应穿过尽量多的点，不能穿过的点应均匀分布在直线两侧。如有个别数据点偏差较大，则应舍去。
4.如这些点明显不在一条直线上，则用平滑的曲线连接这些点。
“利用纸带求物体加速度的两种方法”讲解
三 利用纸带求物体加速度的两种方法
逐差法
测定做匀变速直线运动物体的加速度，一般用逐差法求加速度。具体做法为:
1.将如上图所示的连续相等时间间隔T内的位移S，、S、S、STv、
Sp、Sy分成两组，利用△s=aT2可得:
2. 再算出的a、a2、a;平均值，即: a=a1+a2+a3/3;
， 就是所测定做匀变速直线运动物体的加速度。若为奇数组数据则将中间--组去掉，然后再将数据分组，利用逐差法求解。
图像法
画出实验的v-t图像，在图像上取两个点，利用公式计算a=△V/△t
注意点:(1)如能明显看出错误的点，将这个错误的数据舍去。
(2)选取的两个点之间的距离应尽量远一些。
(3)选取的两个点应当是直线上的新点，不应是测量的数据。
课堂检测
1如图所示，是某位同学练习使用打点计时器得到的三条纸带，从点迹的分布情况可以判断，其中做减速运动的是（ ）
A甲
B乙
C丙
D不确定
2 关于打点计时器的时间间隔，下列是四位同学各自发表的看法，其中正确的是（ ）
A电源电压越高，每打两个点的时间间隔就越短
B纸带速度越大，每打两个点的时间间隔就越短
C打点计时器连续打两个点的时间间隔由电源的频率决定
D如果将交流电源改为直流电源，打点计时器连续打两个点的时间间隔保持不变
3如图给出了电火花计时器在纸带上打出的一些计数点，相邻的两个计数点间的时间间隔为0.1s，相邻的两个计数点间的距离如图中所标，若认为某段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的速度，则打计数点1、3时小车对应的速度分别为：v1=___1___m/s，v3=___2___m/s．
4使用打点计时器时，应先接通电源还是应先使纸带运动？___1___（填“先接通电源”或“先使纸带运动”）。
（2）如图是一位同学利用电磁打点计时器打出的一条纸带，相邻点的时间间隔为0.02s，纸带旁边是一把最小刻度为1mm的直尺，则拖着纸带做直线运动的物体在B点的瞬时速度___2___m/s．
5在“练习使用打点计时器”的实验中，某同学选出了一条清晰的纸带，并取其中的A、B、C、D四个点进行研究（相邻两点间有4个点未画），这四个点和刻度尺标度的对应值如图所示．
（1）由图知，A、B两点时间间隔是___1___s，纸带做的是___2___（填加速、减速或匀速）直线运动．
（2）由图可求出A点到C点的平均速度是v1=0.070m/s，A点到D点的平均速度是v2=___3___m/s（计算结果保留两位有效数字）．
（3）B点速度更接近___4___的速度（填v1或者v2）
6某次实验用打点计时器交流电的频率为50Hz，纸带的记录如图所示，图中O点为纸带上打下的第一个点，接下来的前几个点模糊，因此从A点开始每打五个点取一个计数点，推测纸带的加速度方向为___1___（选填“向左”或“向右”）。在打出A、F这两点的时间间隔中，打下E点时的瞬时速度为___2___m/s．（保留三位有效数字）
7下图是小车拖动纸带利用打点计时器打出的一条纸带．A、B、C、D、E为所选的记数点．相邻计数点间还有四个点没标出．试求： （1）打点计时器在打B、C、D、E各点时物体的瞬时速度vB=___1___m/s，vC=___2___m/s，vD=___3___m/s，
（2）根据（1）中得到的数据，试在图中所给的坐标系中，画出v﹣t图象，求出物体的加速度a=___4___m/s2
（3）（3）如果小车的运动是减速运动，则小车的运动方向___5___（填“向左”或“向右”）
参考答案
1通过观察打点计时器打点的纸带，若相邻点之间的距离越来越近，则物体做减速运动；若相邻点之间的距离越来越远，则物体做加速运动。但是，由于题目中没有说明纸带打点的方向，故无法判断打点的起点，故而无法判断是否是减速运动，故选D。
2打点计时器是使用交流电源仪器，其打点周期与交流电的周期相同，与电压、速度等无关，故ABD错误，C正确． 故选C．
3根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，相邻的两个计数点间的时间间隔为T=0.1s
得：v1=x02/2T=0.035+0.039/2×0.1=0.37m/s
v3=x24/2T=0.043+0.047/2×0.1=0.45m/s
故答案为：0.37，0.45．
4（1）为了让打点稳定并且有效利用纸带，在使用打点计时器时应先接通电源再让纸带运动，
（2）B点的瞬时速度等于B为中间时刻的位移内的平均速度，由图可知，其前后2点的距离为：x=1.00cm=0.01m；打点周期为T=0.02s；
则可知，VB=x2/T=0.01/0.02×2=0.25m/s；
故答案为：（1）先接通电源；（2）0.25．
5（1）由于AB两点之间的共有5个时间间隔，而打点计时器每隔0.02s打一个点，所以相邻的计数点间的时间间隔：T=0.1s；
由于计数点间的时间间隔相同，纸带越向右计数点间的位移越大，说明物体的速度越来越大，即物体做加速运动直线运动．
（2）由图可知可知，AD之间的距离为AD=2.5cm=0.025m，由平均速度等于位移除以时间可以解出AD间的平均速度为：=0.083m/s，
（3）当时间越短时，平均速度越接近瞬时速度，故B点的速度更接近v1v1的速度；
故答案为：（1）0.1，加速；（2）0.083；（3）v1
6解：（1）打点计时器的位置不动，纸带运动，从“O点”为纸带上打下的第一个点，然后依次打出A点，B点……，可知，纸带向左运动；
根据纸带可以看出相邻计数点间的距离逐渐增大，说明纸带做加速运动；
根据加速度方向与运动方向相同，物体做加速运动可知，纸带加速度的方向向左。
（2）根据纸带处理变速直线运动问题的方法可知，求解某点的瞬时速度可以近似为与这点相邻两点间的平均速度，即：E点的瞬时速度大小可以近似等于DF两点间的平均速度大小：
vE= vDF =xDF/tDF=0.474m/s。
故答案为：向左，0.474．
7因为每相邻两计数点间还有4个打点，所以相邻的计数点之间的时间间隔为0.1s （1）利用匀变速直线运动的推论得： vB=xAC/tAC=0.26m/s vC=xBD/tBD=0.30m/s vD=xCE/tCE=0.34m/s （2）利用B、C、D点的速度描出物体运动的v-t图像，算出图像的斜率即为物体运动的加速度。a=0.4m/s2s2。 （3）如果小车的运动是减速运动，则相同时间内小车运动的距离应该越来越小，那么纸带上计数点之间的距离也应该越来越小，从纸带上的计数点之间的距离大小，可以判断出小车的运动方向向右． 故答案为：（1）0.26，0.30，0.34（2）0.4（3）向右