人教版（2019）高中物理必修第一册第二章第1节实验： 探究小车速度随时间变化的规律学案
文档属性
| 名称 | 人教版（2019）高中物理必修第一册第二章第1节实验： 探究小车速度随时间变化的规律学案 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 224.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-09-19 05:50:55 | ||
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文档简介
溧阳市光华高级中学2020学年度高一物理学案
班级__________姓名____________
2.1
探究小车速度随时间变化的规律
【课程目标】
1.
进一步练习使用打点计时器及利用纸带求速度．
2.
学会利用实验数据计算各点瞬时速度的方法．
3.
学会用图象法处理实验数据，并能根据v
t图象描述小车运动速度随时间的变化规律．
【重难要点】
1.
图象法研究速度随时间的变化规律．
2.
会处理实验数据，会计算各点的瞬时速度．
【例题讲解】
典例1
在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，打点计时器使用的交流电源的频率为50
Hz，记录小车运动的一段纸带如图甲所示，在纸带上选择A、B、C、D、E、F六个计数点，相邻两计数点之间还有四个点未画出．
甲
乙
(1)由纸带提供的数据求出打下C、E点时的小车的速度，填入下表：
计数点序号
B
C
D
E
计数点对应的时刻t/s
0
0.1
0.2
0.3
通过计数点时小车的速度v/(m·s－1)
0.25
0.45
(2)根据上表中的数据，在图乙中作出小车运动的v
t图线，并分析小车速度随时间的变化规律．
(3)根据作出的v
t图线可得小车运动的加速度为________m/s2.
变式训练1
某人用打点计时器做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验，利用打出的一条纸带画出了小车速度随时间变化的图象，如图所示，下列说法正确的是( )
A.
当电源频率为50
Hz时，打点计时器每隔0.05
s打一个点
B.
小车做匀速直线运动
C.
小车在t＝0.02
s时的速度大小是0.04
m/s
D.
小车的加速度大小为0.04
m/s2
典例2
某课外兴趣小组在探究小车速度随时间变化的规律的实验中，得到如图所示的纸带．实验中所用交流电的频率为50
Hz，纸带前面的几个点较模糊，因此从A点开始每5个点取1个计数点，其中B、C、D、E点的对应速度分别为vB＝________m/s，vC＝________m/s，vD＝________m/s，vE＝________m/s，由此推得F点的速度vF＝________m/s.小车从B点运动到C点的加速度a1＝________m/s2，从C点运动到D点的加速度a2＝
________m/s2，从D点运动到E点的加速度a3＝________m/s2.
变式训练2
在研究某物体的运动规律时，打点计时器打下如图所示的一条纸带．已知打点计时器使用的交流电频率为50
Hz，相邻两计数点间还有四个打点未画出，由刻度尺已读得以下数据：AB间距离x2＝1.70
cm、BC间距离x3＝2.01
cm、CD间距离x4＝2.30
cm、DE间距离x5＝2.62
cm、EF间距离x6＝2.90
cm.
(1)由刻度尺读得OA间距离x1＝________cm；
(2)打B点时物体的速度vB＝________(用x1、x2、…及相邻计数点周期T表示)；
(3)物体运动的加速度a＝________m/s2；打A点时物体的速度vA＝________m/s.(结果均保留两位小数)
【课后巩固】
1.
在“研究匀变速直线运动”的实验中，包含下列四个步骤：①把长木板放在实验台上，用木块垫高；②把纸带穿过打点计时器，并固定在小车后面；③把打点计时器固定在长木板垫高的一端，连接好电路；④把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开小车，正确的操作顺序是( )
A.
①②③④
B.
①②④③
C.
②①③④
D.
①③②④
2.
(多选)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列说法中对于减小实验误差有益的是( )
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.
使小车运动的加速度尽量小些
C.
舍去纸带上密集的点，只利用点迹清晰、点间间隔适当的那一部分进行测量、计算
D.
选用各处平整程度、光滑程度相同的长木板做实验
3.(多选)在用打点计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列关于作v-t图象的说法中，正确的是( )
A.
只要确定了v-t图象中的两点，就可以得到小车运动的v－t图象，因此，实验只需要测出两组数据
B.
作v-t图象时，所取的点越多，图线就越准确
C.
作出的v-t图线应该通过所有的点，图线曲折也可以
D.
对于偏离直线较远的点，说明误差太大，应舍去
4.
在探究小车速度随时间变化的规律的实验中，算出小车经过各计数点的瞬时速度如下：
计数点序号
1
2
3
4
5
6
计数点对应的时刻/s
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
通过计数点的速度/(cm·s－1)
44.0
62.0
81.0
100.0
110.0
168.0
为了计算加速度，合理的方法是( )
A.
根据任意两计数点的速度用公式a＝算出加速度
B.
根据实验数据画出v-
t图象，量出其倾角，由公式a＝tan
α求出加速度
C.
根据实验数据画出v
-t图象，由图线上相距较远的两点所对应的速度、时间用公式a＝算出加速度
D.
依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度
5.
在实验中，利用纸带上的数据和第一章的方法得出各计数点的瞬时速度后，以速度v为纵轴，以时间t为横轴建立直角坐标系．某次实验中某同学描出的点如图所示．在直角坐标系上一共描出了10个点．下列思考有道理的是( )
①这10个点无论如何也不在一条直线上，因此小车运动的v
t图象不可能为一条直线，而应为一条光滑的曲线 ②这10个点中有8个点虽然不在一条直线上，但它们紧挨在一条直线附近，只有F和B两点离这条直线太远 ③在8个点当中只有4个点能画在一条直线上(A、D、G、I)，有六个点不在该直线上，这条直线肯定不能表示小车运动的规律 ④与直线偏差较小的点(C、E、H、J)可能是实验误差造成的，而与直线偏离较大的点(B、F)则可能是实验中出现错误造成的
A.
①③
B.
②④
C.
①②
D.
③④
6.
如图是某同学在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验时打出的纸带，已知打点计时器的电源频率是50
Hz(周期是0.02
s)，则( )
A.
vC＝
m/s
B.
vC＝
m/s
C.
vC＝
m/s
D.
vC＝
m/s
7.
如图，利用打点计时器记录物体匀变速直线运动信息所得到的纸带．为便于测量和计算，每5个点取一个计数点．已知s1＜s2＜s3＜s4＜s5.对于纸带上2、3、4
这三个计数点，相应的瞬时速度关系为( )
A.
计数点2的速度最大
B.
计数点3的速度最大
C.
计数点4的速度最大
D.
三个计数点的速度都相等
8.
如图所示是某次实验中得到的一条纸带．A、B、C、D、E分别表示纸带上连续打出的点，打点计时器所用的电源频率为50
Hz.根据图示数据可知( )
A.
纸带做匀速运动
B.
相邻两计数点的时间间隔为0.1
s
C.
A与C之间纸带平均速度为0.31
m/s
D.
打B点时纸带的瞬时速度约为1.56
m/s
9.
用电磁打点计时器、平板(光滑)、小车等器材探究小车速度随时间变化的规律，如图所示是某同学即将释放小车之前的实验装置图．该装置图中有3处明显错误，它们分别是：
(1)_____________________________________________________________________；
(2)_____________________________________________________________________；
(3)_____________________________________________________________________．
10.
做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验时，某同学得到一条用电火花计时器打下的纸带，如图甲所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G
7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点图中没有画出，电火花计时器接220
V、50
Hz交流电源．
甲
(1)设电火花计时器的周期为T，计算F点的瞬时速度vF的公式为vF＝________．
(2)他经过测量并计算得到电火花计时器在打B、C、D、E、F各点时物体的瞬时速度如表．以A点对应的时刻为t＝0，试在图乙所示坐标系中合理地选择标度，作出v
t图象，并利用该图象求出物体的加速度a＝__________m/s2.
对应点
B
C
D
E
F
速度/(m·s－1)
0.141
0.180
0.218
0.262
0.301
乙
(3)如果当时电网中交变电流的电压变成210
V，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比
________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)．
【参考答案】
1.
D 解析：先组装器材，然后进行实验操作，所以首先把长木板放在实验台上，用木块垫高，然后将打点计时器固定在长木板上，并接好电路；再将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔，最后把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开小车，故顺序为①③②④，故D正确．故选D.
2.
ACD 解析：若小车的加速度过小，会使点过于密集，不便于测量，B错误；由实验可知A、C、D三项均有利于减小实验误差．
3.
BD 解析：作图时应使尽量多的点在直线上，故B、D正确．
4.
C 解析：方法A偶然误差较大．方法D实际上也仅由始、末两个速度决定，偶然误差也比较大．只有利用实验数据画出对应的v
t图象，才可充分利用各次测量的数据，减小偶然误差．由于在物理图象中，两坐标轴的分度大小往往是不相等的，根据同一组数据，可以画出许多倾角不同的图象，方法B是错误的．正确的方法是根据图象找出不同时刻所对应的速度值，然后利用公式a＝算出加速度，即C选项的方法．
5.
B 解析：考虑有误差，所有的点不可能在同一直线上，若理想化，这些点将都在同一直线上，①③错误，②④正确．
6.
D 解析：打点周期为0.02
s，可知相邻计数点间的时间间隔为0.1
s，则C点的瞬时速度为：vC＝＝×10－2
m/s，选项D正确，A、B、C错误．
7.
C 解析：由于s1＜s2＜s3＜s4＜s5，故物体的速度逐渐增加，即v2＜v3＜v4，选项C正确．
8.
D 解析：由纸带可知，BC＝6.24
cm－2.92
cm＝3.32
cm，CD＝9.95
cm－6.24
cm＝3.71
cm，在任意相等的时间内，位移不相等，则纸带不是做匀速运动，选项A错误；由于电源频率为50
Hz，所以相邻的计数点间的时间间隔T＝0.02
s，选项B错误；根据平均速度的定义得AC段的平均速度
vAC＝＝
m/s＝1.56
m/s，选项C错误；打纸带上B点时小车的瞬时速度大小约等于A、C间的平均速度，选项D正确．
9.
(1)细线与平板不平行 (2)打点计时器接的是直流电源 (3)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，因此题图中接直流电源是错误的；细线和平板应平行，而题图中细线和平板不平行，故需要调整它们的位置；实验开始时，小车应紧靠打点计时器，以保证在纸带上打足够多的点，有利于数据的处理与分析，而题图中小车离打点计时器的距离太远，所以此处是错误的，也应该进行调整．
10.
(1) (2)如图所示 0.4 (3)不变
解析：(1)每相邻两个计数点间还有4个点图中没有画出，所以相邻两个计数点间的时间间隔T′＝5T，该过程中的平均速度vF＝.(2)作出v
t图象如答案图所示，注意尽量使描出的点落到直线上，不能落到直线上的点尽量让其分布在直线两侧．由速度—时间图象的斜率表示加速度，得a＝＝
m/s2＝0.4
m/s2.(3)电网电压变化，并不改变打点的周期，故测量值与实际值相比不变．
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班级__________姓名____________
2.1
探究小车速度随时间变化的规律
【课程目标】
1.
进一步练习使用打点计时器及利用纸带求速度．
2.
学会利用实验数据计算各点瞬时速度的方法．
3.
学会用图象法处理实验数据，并能根据v
t图象描述小车运动速度随时间的变化规律．
【重难要点】
1.
图象法研究速度随时间的变化规律．
2.
会处理实验数据，会计算各点的瞬时速度．
【例题讲解】
典例1
在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，打点计时器使用的交流电源的频率为50
Hz，记录小车运动的一段纸带如图甲所示，在纸带上选择A、B、C、D、E、F六个计数点，相邻两计数点之间还有四个点未画出．
甲
乙
(1)由纸带提供的数据求出打下C、E点时的小车的速度，填入下表：
计数点序号
B
C
D
E
计数点对应的时刻t/s
0
0.1
0.2
0.3
通过计数点时小车的速度v/(m·s－1)
0.25
0.45
(2)根据上表中的数据，在图乙中作出小车运动的v
t图线，并分析小车速度随时间的变化规律．
(3)根据作出的v
t图线可得小车运动的加速度为________m/s2.
变式训练1
某人用打点计时器做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验，利用打出的一条纸带画出了小车速度随时间变化的图象，如图所示，下列说法正确的是( )
A.
当电源频率为50
Hz时，打点计时器每隔0.05
s打一个点
B.
小车做匀速直线运动
C.
小车在t＝0.02
s时的速度大小是0.04
m/s
D.
小车的加速度大小为0.04
m/s2
典例2
某课外兴趣小组在探究小车速度随时间变化的规律的实验中，得到如图所示的纸带．实验中所用交流电的频率为50
Hz，纸带前面的几个点较模糊，因此从A点开始每5个点取1个计数点，其中B、C、D、E点的对应速度分别为vB＝________m/s，vC＝________m/s，vD＝________m/s，vE＝________m/s，由此推得F点的速度vF＝________m/s.小车从B点运动到C点的加速度a1＝________m/s2，从C点运动到D点的加速度a2＝
________m/s2，从D点运动到E点的加速度a3＝________m/s2.
变式训练2
在研究某物体的运动规律时，打点计时器打下如图所示的一条纸带．已知打点计时器使用的交流电频率为50
Hz，相邻两计数点间还有四个打点未画出，由刻度尺已读得以下数据：AB间距离x2＝1.70
cm、BC间距离x3＝2.01
cm、CD间距离x4＝2.30
cm、DE间距离x5＝2.62
cm、EF间距离x6＝2.90
cm.
(1)由刻度尺读得OA间距离x1＝________cm；
(2)打B点时物体的速度vB＝________(用x1、x2、…及相邻计数点周期T表示)；
(3)物体运动的加速度a＝________m/s2；打A点时物体的速度vA＝________m/s.(结果均保留两位小数)
【课后巩固】
1.
在“研究匀变速直线运动”的实验中，包含下列四个步骤：①把长木板放在实验台上，用木块垫高；②把纸带穿过打点计时器，并固定在小车后面；③把打点计时器固定在长木板垫高的一端，连接好电路；④把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开小车，正确的操作顺序是( )
A.
①②③④
B.
①②④③
C.
②①③④
D.
①③②④
2.
(多选)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列说法中对于减小实验误差有益的是( )
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.
使小车运动的加速度尽量小些
C.
舍去纸带上密集的点，只利用点迹清晰、点间间隔适当的那一部分进行测量、计算
D.
选用各处平整程度、光滑程度相同的长木板做实验
3.(多选)在用打点计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列关于作v-t图象的说法中，正确的是( )
A.
只要确定了v-t图象中的两点，就可以得到小车运动的v－t图象，因此，实验只需要测出两组数据
B.
作v-t图象时，所取的点越多，图线就越准确
C.
作出的v-t图线应该通过所有的点，图线曲折也可以
D.
对于偏离直线较远的点，说明误差太大，应舍去
4.
在探究小车速度随时间变化的规律的实验中，算出小车经过各计数点的瞬时速度如下：
计数点序号
1
2
3
4
5
6
计数点对应的时刻/s
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
通过计数点的速度/(cm·s－1)
44.0
62.0
81.0
100.0
110.0
168.0
为了计算加速度，合理的方法是( )
A.
根据任意两计数点的速度用公式a＝算出加速度
B.
根据实验数据画出v-
t图象，量出其倾角，由公式a＝tan
α求出加速度
C.
根据实验数据画出v
-t图象，由图线上相距较远的两点所对应的速度、时间用公式a＝算出加速度
D.
依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度
5.
在实验中，利用纸带上的数据和第一章的方法得出各计数点的瞬时速度后，以速度v为纵轴，以时间t为横轴建立直角坐标系．某次实验中某同学描出的点如图所示．在直角坐标系上一共描出了10个点．下列思考有道理的是( )
①这10个点无论如何也不在一条直线上，因此小车运动的v
t图象不可能为一条直线，而应为一条光滑的曲线 ②这10个点中有8个点虽然不在一条直线上，但它们紧挨在一条直线附近，只有F和B两点离这条直线太远 ③在8个点当中只有4个点能画在一条直线上(A、D、G、I)，有六个点不在该直线上，这条直线肯定不能表示小车运动的规律 ④与直线偏差较小的点(C、E、H、J)可能是实验误差造成的，而与直线偏离较大的点(B、F)则可能是实验中出现错误造成的
A.
①③
B.
②④
C.
①②
D.
③④
6.
如图是某同学在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验时打出的纸带，已知打点计时器的电源频率是50
Hz(周期是0.02
s)，则( )
A.
vC＝
m/s
B.
vC＝
m/s
C.
vC＝
m/s
D.
vC＝
m/s
7.
如图，利用打点计时器记录物体匀变速直线运动信息所得到的纸带．为便于测量和计算，每5个点取一个计数点．已知s1＜s2＜s3＜s4＜s5.对于纸带上2、3、4
这三个计数点，相应的瞬时速度关系为( )
A.
计数点2的速度最大
B.
计数点3的速度最大
C.
计数点4的速度最大
D.
三个计数点的速度都相等
8.
如图所示是某次实验中得到的一条纸带．A、B、C、D、E分别表示纸带上连续打出的点，打点计时器所用的电源频率为50
Hz.根据图示数据可知( )
A.
纸带做匀速运动
B.
相邻两计数点的时间间隔为0.1
s
C.
A与C之间纸带平均速度为0.31
m/s
D.
打B点时纸带的瞬时速度约为1.56
m/s
9.
用电磁打点计时器、平板(光滑)、小车等器材探究小车速度随时间变化的规律，如图所示是某同学即将释放小车之前的实验装置图．该装置图中有3处明显错误，它们分别是：
(1)_____________________________________________________________________；
(2)_____________________________________________________________________；
(3)_____________________________________________________________________．
10.
做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验时，某同学得到一条用电火花计时器打下的纸带，如图甲所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G
7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点图中没有画出，电火花计时器接220
V、50
Hz交流电源．
甲
(1)设电火花计时器的周期为T，计算F点的瞬时速度vF的公式为vF＝________．
(2)他经过测量并计算得到电火花计时器在打B、C、D、E、F各点时物体的瞬时速度如表．以A点对应的时刻为t＝0，试在图乙所示坐标系中合理地选择标度，作出v
t图象，并利用该图象求出物体的加速度a＝__________m/s2.
对应点
B
C
D
E
F
速度/(m·s－1)
0.141
0.180
0.218
0.262
0.301
乙
(3)如果当时电网中交变电流的电压变成210
V，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比
________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)．
【参考答案】
1.
D 解析：先组装器材，然后进行实验操作，所以首先把长木板放在实验台上，用木块垫高，然后将打点计时器固定在长木板上，并接好电路；再将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔，最后把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开小车，故顺序为①③②④，故D正确．故选D.
2.
ACD 解析：若小车的加速度过小，会使点过于密集，不便于测量，B错误；由实验可知A、C、D三项均有利于减小实验误差．
3.
BD 解析：作图时应使尽量多的点在直线上，故B、D正确．
4.
C 解析：方法A偶然误差较大．方法D实际上也仅由始、末两个速度决定，偶然误差也比较大．只有利用实验数据画出对应的v
t图象，才可充分利用各次测量的数据，减小偶然误差．由于在物理图象中，两坐标轴的分度大小往往是不相等的，根据同一组数据，可以画出许多倾角不同的图象，方法B是错误的．正确的方法是根据图象找出不同时刻所对应的速度值，然后利用公式a＝算出加速度，即C选项的方法．
5.
B 解析：考虑有误差，所有的点不可能在同一直线上，若理想化，这些点将都在同一直线上，①③错误，②④正确．
6.
D 解析：打点周期为0.02
s，可知相邻计数点间的时间间隔为0.1
s，则C点的瞬时速度为：vC＝＝×10－2
m/s，选项D正确，A、B、C错误．
7.
C 解析：由于s1＜s2＜s3＜s4＜s5，故物体的速度逐渐增加，即v2＜v3＜v4，选项C正确．
8.
D 解析：由纸带可知，BC＝6.24
cm－2.92
cm＝3.32
cm，CD＝9.95
cm－6.24
cm＝3.71
cm，在任意相等的时间内，位移不相等，则纸带不是做匀速运动，选项A错误；由于电源频率为50
Hz，所以相邻的计数点间的时间间隔T＝0.02
s，选项B错误；根据平均速度的定义得AC段的平均速度
vAC＝＝
m/s＝1.56
m/s，选项C错误；打纸带上B点时小车的瞬时速度大小约等于A、C间的平均速度，选项D正确．
9.
(1)细线与平板不平行 (2)打点计时器接的是直流电源 (3)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，因此题图中接直流电源是错误的；细线和平板应平行，而题图中细线和平板不平行，故需要调整它们的位置；实验开始时，小车应紧靠打点计时器，以保证在纸带上打足够多的点，有利于数据的处理与分析，而题图中小车离打点计时器的距离太远，所以此处是错误的，也应该进行调整．
10.
(1) (2)如图所示 0.4 (3)不变
解析：(1)每相邻两个计数点间还有4个点图中没有画出，所以相邻两个计数点间的时间间隔T′＝5T，该过程中的平均速度vF＝.(2)作出v
t图象如答案图所示，注意尽量使描出的点落到直线上，不能落到直线上的点尽量让其分布在直线两侧．由速度—时间图象的斜率表示加速度，得a＝＝
m/s2＝0.4
m/s2.(3)电网电压变化，并不改变打点的周期，故测量值与实际值相比不变．
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