2.1.实验：探究小车速度随时间变化的规律 学案——高中物理人教版（2019）必修第一册

第二章　匀变速直线运动的研究
1．实验：探究小车速度随时间变化的规律
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1．本实验在释放小车时需要注意哪些问题？
2．根据表格中的数据在坐标系中描点作图画一条直线时，如何操作，才能利用尽可能多的数据，同时最大程度地减小误差？
3．用描点法画出小车的v t 图像，如果v t图像是一条倾斜的直线，说明小车的速度是__________________。
4．下列说法正确的是________。
①小车在钩码的牵引下运动时只需打一条纸带，然后进行数据处理。
②为使测量更为严谨，应把打下的第一个点作为第一个测量点。
③为了便于测量，应舍掉开头一些过于密集的点，找一个适当的点当作计时起点。
④两相邻计数点间的时间间隔必须是0.1 s。
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1．(多选)关于用打点计时器探究小车速度随时间变化规律的实验，下列说法正确的是(　　)
A．打点计时器应固定在长木板上，且靠近滑轮一端
B．开始实验时小车应靠近打点计时器一端
C．应先接通电源，待打点稳定后再释放小车
D．牵引小车的槽码个数越多越好
2．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下列实验操作，错误的是(　　)
A．打点计时器应使用交流电源
B．将打点计时器固定在长木板无滑轮一端，并接好电源
C．实验开始时，先释放小车，再接通打点计时器电源
D．打点结束后，先断开电源，再取下纸带
3．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下列说法不正确的是(　　)
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v t图像时，所描曲线必须经过每一个点
D．在数据处理时，常用公式法和图像法
4．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，某同学操作的实验步骤如下，找出错误或遗漏的步骤(遗漏步骤可编上序号F、G、…)：
A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处放开纸带，再接通电源
B．将打点计时器固定在长木板上，并接好电路
C．把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码
D．取下纸带
E．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔
(1)所列步骤中有错误的是：____________________________________。
(2)遗漏的步骤是：___________________________________________。
(3)将步骤完善后写出合理的步骤顺序：________。
5.某同学按如图所示装置做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验。
(1)图中仪器A叫作__________打点计时器，使用220 V__________(选填“交流”或“直流”)电源，释放小车前，小车应停在__________(选填“靠近”或“远离”)仪器A的位置。
(2)使用打点计时器来分析小车运动情况的实验中，有以下基本步骤：
A．松开纸带让小车带着纸带运动
B．穿好纸带
C．把计时器固定好
D．接通电源，进行打点
以上步骤的正确顺序是__________。
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6．小文利用打点计时器研究甲和乙两个物体的运动，分别得到2条纸带。对每条纸带均选择合适的点作为第一个计数点，再依次每5个点取1个计数点，并在各计数点处将其剪断，然后将这些剪断的纸条粘贴在相同的坐标纸上，最后将纸条上端中心连起来，如图甲、乙所示。由图可判断(　　)
A．乙物体的加速度比甲大
B．两物体均做匀速直线运动
C．打第3个计数点时，甲物体的速度比乙大
D．打第1个计数点时，物体的速度有可能为零
7.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中打出的纸带如图所示，图中A、B、C、D、E为连续打下的五个点，打B、D两点时纸带的速度分别为vB、vD，则vB、vD的大小关系是(　　)
A．vB＜vD　　　　　　 B．vB＝vD
C．vB＞vD D．无法确定
8．某同学在探究小车速度随时间变化规律的实验中，所得纸带点间距过密，若利用该纸带分析小车运动情况，下列做法可行的是(　　)
A．每隔9个点取一个计数点，相邻两计数点时间间隔为0.2 s
B．每隔2个点取一个计数点，相邻两计数点时间间隔为0.04 s
C．只研究纸带后端几个间距较大的点所在区域
D．只研究纸带前端较密的几个点所在区域
9．某同学用如图甲所示器材探究小车速度随时间变化的规律，实验中得到如图乙所示纸带，在纸带上确定出A、B、C、D、E共5个计数点，打点计时器的工作频率为50 Hz。
(1)该同学在进行实验时，释放小车前，小车应置于什么位置？应先接通打点计时器电源，还是先让小车运动？
(2)通过上面的数据，可以求出哪些物理量？
1．实验：探究小车速度随时间变化的规律
必备知识 落实 INCLUDEPICTURE "../箭头.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../箭头.TIF" \* MERGEFORMAT
1．(1)开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器。
(2)先接通电源，等打点稳定后，再释放小车。
2．让这条直线通过尽可能多的点，不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，偏差比较大的点忽略不计。
3．随时间均匀变化的
4．③
知能素养 进阶 INCLUDEPICTURE "../箭头.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../箭头.TIF" \* MERGEFORMAT
1.　打点计时器与滑轮间的距离要尽可能大，小车尽可能靠近打点计时器，都是为了使小车运动的距离较大，打出较多的点，充分利用纸带，故A错，B对。若先释放小车再接通电源，只能在纸带的后面部分打点，故C对。槽码个数应适当，槽码个数少，打的点很密；槽码个数多，打的点少，都会带来实验误差，故D错。
2.　打点计时器应使用交流电源，故A正确。在释放小车前，小车应尽量靠近打点计时器，即固定在长木板无滑轮一端，以便在纸带上打出更多的点，有利于实验数据的处理和误差的减小，故B正确。实验开始时，为了在纸带上打出更多的点，为了打点的稳定，具体操作中要求先启动打点计时器然后释放小车，故C错误。打点结束后，先断开电源，再取下纸带，故D正确。
3.　实验中可以每隔任意相同数量的点选取一个计数点，A对；使用刻度尺测量长度时，要进行估读，B对；作v t图像时，应使尽量多的点落在线上，离线较远的点舍弃，C错；处理数据时，常选择公式法和图像法，D对。
4．【解析】(1)步骤A中应先接通电源，再放开纸带，顺序不能颠倒；步骤D中取下纸带前应先断开电源。
(2)遗漏的步骤F换上新纸带，重复实验两次。
(3)步骤完善后，合理的步骤顺序为BECADF。
答案：(1)步骤A中应先接通电源，再放开纸带；步骤D中取下纸带前应先断开电源
(2)F.换上新纸带，重复实验两次　(3)BECADF
5．【解析】 (1)题图中仪器A叫作电火花打点计时器，使用220 V交流电源，实验过程中，放开小车前，小车要靠近打点计时器；
(2)使用打点计时器来分析小车运动情况的实验中，基本步骤为：先把计时器固定好，穿好纸带，再接通电源，进行打点，之后松开纸带让小车带着纸带运动，故正确的顺序是CBDA。
答案：(1)电火花　交流　靠近　(2)CBDA
6.　匀变速直线运动的中间时刻速度等于其平均速度，故可知这种数据处理方法得到的直线其实相当于两个物体运动的速度—时间图像，其斜率表示加速度大小，故A对；两物体做的都是匀加速直线运动，故B错；由图像可读出打第3个计数点时，甲物体的速度比乙小，C错；根据图像在纵轴上的截距不为零，所以打第1个计数点之前，物体已经运动了一段时间，故速度不能为零，故D错。
7.　根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，可得：vB＝，vD＝，由纸带间距可知，xAC＜xCE，因此vB＜vD，故A正确，B、C、D错误。
8.　每隔9个点取一个计数点，计数点时间间隔为T＝0.02×10 s＝0.2 s，故A正确；每隔2个点取一个计数点，计数点时间间隔为0.06 s，故B错误；依据长度越长时，测量误差越小，因此在处理纸带时，需要选取计数点，使得测量间距较大，从而提高测量的精确度，同时选取计数点不能太少，否则计算时易出现误差。故C、D错误。
9．【解析】(1)释放小车前，小车应置于靠近打点计时器的位置。实验开始时，先接通打点计时器电源，再释放小车。
(2)可以求出两计数点之间的位移，还可以求出两计数点之间的平均速度，求出运动到B、C、D三个计数点时的瞬时速度。
答案：见解析
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