第二章 第一节 实验：探究小车速度随时间变化的规律 同步练习（含解析）

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第二章
第一节
实验：探究小车速度随时间变化的规律
1
实验原理
1．利用纸带计算瞬时速度：以纸带上某点为中间时刻取一小段位移，用这段位移的①______表示这点的瞬时速度。
2．用v-t图像表示小车的运动情况：以速度v为②______、时间t为③______建立直角坐标系，用描点法画出小车的v-t图像，图线的④______表示加速度的大小，如果v-t图像是一条倾斜的直线，说明小车的速度是⑤______的。
2
实验器材
打点计时器(带导线)、交流电源、纸带、一端附有定滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、刻度尺、复写纸、坐标纸。
3
实验步骤
1．如图所示，把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，打点计时器固定在长木板没有滑轮的一端，连接好电路。
2．把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下面挂上适当的钩码，把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端连在小车的后面。
3．把小车停在靠近打点计时器的位置：先⑥______，后⑦______，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，随后立即关闭电源。
4．换上新纸带，重复操作两次。
4
数据处理
1．采集数据
如图所示，一般不是直接测量相邻两个计数点间的距离，而是先测量出各个计数点到计时零点的距离、、、、，再计算出相邻昀两个计数点间的距离。，，，，。
2．求各计数点的瞬时速度
(1)各计数点对应的瞬时速度用平均速度来代替，即，，…
T为相邻两个计数点间的时间间隔，若交流电源频率为50
Hz，每5个点取一个计数点(中间隔4个点)，则T=⑧______。
(2)设计表格并记录相关数据。
3．作出小车运动的v-t图像
(1)定标度：坐标轴的标度选取要合理，应使图线大致布满坐标纸。
(2)描点：在坐标纸上描出各个坐标点的位置。
(3)连线：用⑨______“拟合”这些点。
4．分析数据并求出加速度
(1)如果画出的v-t图像是一条倾斜的直线，说明小车做速度均匀变化的直线运动。图线的⑩______表示开始计时时小车的速度。
(2)求出小车的加速度
在v-t图像上任意取两个间隔较远的点(这两个点不一定是我们表格中已测得的点)，找出它们的坐标值，然后把它们的坐标值代入公式中求出加速度，即用图线的?______求加速度。
判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，
用如图所示的装置做“探究小车速度随时间变化的规律”实验：
1．小车从靠近定滑轮处释放。
(
)
2．先启动计时器，再释放小车。
(
)
3．实验前要平衡小车受到的阻力。
(
)
4．电火花计时器接学生电源直流输出端。(
)
1.(多选)在“探究小车速度随时间变化规律”实验中，下列操作中正确的有
(
)
A．通过调节，使小车、纸带、细绳和定滑轮上边缘在一条直线上
B．坐标轴单位长度越小越好
C．开始前要先接通电源后释放小车，打完点要先断开电源后取纸带
D．重物的质量越大越好
2．在探究小车速度随时间变化的规律实验中，某同学操作以下实验步骤：
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平板上，并接好电路
C．把一条细绳拴在小车上，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(遗漏步骤可编上序号F、G……)____。
(3)将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序____。
破疑典例
1.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图所示为记录小车运动情况的一条纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔T=0.1
s。
(1)计算D、C、B各点的瞬时速度，=____m/s，=____m/s，=____m/s。
(2)以A点为计时起点，在如图所示坐标系中作出小车的v-t图像，并根据图像求出a=____。
2．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图所示，给出了从O点开始，每5个点取一个计数点的纸带,其中0、1、2、3、4、5、6都为计数点，测得：=1.40
cm，=1.90
cm，=
2.38
cm，=2.88
cm，=
3.39
cm，=
3.87
cm。那么：
(1)在打点计时器打出点1、2、3、4、5时，小车的速度分别为：=____m/s，=____cm/s，=____cm/s，=____cm/s，=____cm/s。
(2)在平面直角坐标系中作出v-t图像。
(3)分析小车运动速度随时间变化的规律。
3．某同学利用电火花计时器探究由静止开始竖直下落的物体的运动。他把重锤固定在纸带下端，让纸带穿过电火花计时器，然后把纸带的上端用铁夹子固定在铁架台上。先调整电火花计时器的放电频率为50
Hz，再接通电源，使它工作起来，然后释放纸带。重锤带动纸带竖直下落，纸带上被电火花打出一系列的点迹，如图所示。其中A、B、C、D、E是连续打出的几个点，下面标注的数字是相邻两点间的距离，单位是cm。
(1)重锤固定在纸带的____端。(选填“左”或“右”)
(2)根据纸带给出的数据，可求出电火花打C点时重锤的速度v=____m/s。
答案
①平均速度②纵轴③横轴④倾斜程度
⑤均匀变化⑥接通电源⑦释放小车⑧0.1
s
⑨一条平滑的曲线或直线⑩纵截距?斜率
1．×在释放小车前，小车应尽量靠近打点计时器，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。
2．√
实验中为了在纸带上打出更多的点，也为了打点的稳定，应先启动打点计时器，然后释放小车。
3．×
该实验不需要平衡小车受到的阻力。
4．×
电火花计时器接220
V交流电源。
1．AC实验中要调节滑轮的高度使小车、纸带、细绳和定滑轮上边缘在一条直线上，保证小车受力不变，所以A对；要适当地选取坐标轴的单位长度使图线尽量分布在较大的坐标平面内，所以B错；开始前要先接通电源后释放小车，因为纸带长度有限所以如果先放小车，可能打点的时候小车已经跑出一段距离，那么在纸带上打的点的数量就不足以进行计算，打完点要先断开电源后取纸带，所以C对；重物的质量要适中，不要太大也不要太小，所以D错。
2．(1)A中应先通电，再放纸带
D中取下纸带前应先断开电源
(2)F．换上新纸带，重复两次实验(3)
BECADF
解析(1)步骤A中应先通电，再放纸带，顺序不能颠倒；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，合理的实验步骤顺序为：BECADF。
破疑典例
1.(1)3.90
2.64
1.38
(2)图见解析
12.6(12.0~13.2均可)
解析(1)若时间较短，平均速度可以代替某点的瞬时速度。
D点的瞬时速度
C点的瞬时速度
B点的瞬时速度
(2)由(1)中数据作出小车的v-t图像如图所示，
由图线的斜率可求得它的加速度
2.(1)16.50
21.40
26.30
31.35
36.30
(2)见解析图
(3)速度随时间均匀增加
解析
(1)两相邻的计数点之间的时间间隔为T=0.02
s×5=
0.1
s。
对应各点的速度分别为：
(2)利用描点法作出v-t图像，如图所示
(3)小车运动的v-t图像是一条倾斜的直线，它们成“线性关系”，说明速度随时间均匀增大。
3．(1)左(2)
3.31
解析(1)纸带左端的点迹密集，说明重锤固定在纸带的左端。
(2)电火花打C点时重锤的速度
。
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