2018年秋高中物理 第2章 勻變速直線運(yùn)動的研究 1 實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律課時作業(yè) 新人教版必修1.doc

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第二章　1 實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律 基礎(chǔ)夯實 一、選擇題(1、2題為單選題，3、4題為多選題) 1．某同學(xué)在“探究小車速度隨時間變化規(guī)律”的實驗中，所得紙帶點(diǎn)間距過密，若利用該紙帶分析小車運(yùn)動情況，下列做法可行的是(　A　) A．每隔9個點(diǎn)取一個計數(shù)點(diǎn)，計數(shù)點(diǎn)時間間隔為0.2s B．每隔2個點(diǎn)取一個計數(shù)點(diǎn)，計數(shù)點(diǎn)時間間隔為0.04s C．只研究紙帶后端幾個間距較大的點(diǎn)所在區(qū)域 D．只研究紙帶前端較密的幾個點(diǎn)所在區(qū)域 解析：實驗中既要考慮減小實驗測量時的相對誤差，又要得到盡量多的數(shù)據(jù)以減小誤差，只有A項可行。 2．在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，下列說法中正確的是(　C　) A．長木板一定要水平擺放 B．使用刻度尺測量長度時，不必估讀 C．使用刻度尺測量長度時，要估讀到最小刻度的下一位 D．作v－t圖象時，所描線必須經(jīng)過每一個點(diǎn) 解析：實驗過程中，一般長木板應(yīng)平放，不能側(cè)向傾斜，但適當(dāng)一端高一端低，也是可以的，A錯誤。使用刻度尺測長度時，需要估讀，B錯誤、C正確。作v－t圖象時，若各點(diǎn)與直線擬合，則作直線并使直線經(jīng)過盡量多的點(diǎn)，D錯誤。 3．在實驗過程中，對于減小實驗誤差來說，下列方法中有益的是(　ACD　) A．選取記數(shù)點(diǎn)，把每打5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、光滑程度相同的長木板做實驗 解析：用計數(shù)點(diǎn)的方法，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、計算可減小測量誤差；選用各處平整程度、光滑程度相同的長木板做實驗可以減小因速度變化不均勻帶來的誤差。 4．在實驗中，利用紙帶上的數(shù)據(jù)和第一章的方法得出各計數(shù)點(diǎn)的瞬時速度后，以速度v為縱軸，以時間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系。某次實驗中某同學(xué)描出的點(diǎn)如圖所示。在直角坐標(biāo)系上一共描出了10個點(diǎn)。下列思考有道理的是(　BD　) A．這10個點(diǎn)無論如何也不在一條直線上，因此小車運(yùn)動的v－t圖象不可能為一條直線，而應(yīng)為一條平滑的曲線 B．這10個點(diǎn)中有8個點(diǎn)雖然不在一條直線上，但它們緊挨在一條直線附近，只有F和B兩點(diǎn)離這條直線太遠(yuǎn) C．在8個點(diǎn)當(dāng)中只有4個點(diǎn)能畫在一條直線上(A、D、G、I)，有六個點(diǎn)不在該直線上，這條直線肯定不能表示小車運(yùn)動的規(guī)律 D．與直線偏差較小的點(diǎn)(C、E、H、J)可能是實驗誤差造成的，而與直線偏離較大的點(diǎn)(B、F)則可能是實驗中出現(xiàn)錯誤造成的 解析：考慮有誤差，才不可能在一直線上，若理想化，這些點(diǎn)將都在一直線上，A、C錯誤，B、D正確。 二、非選擇題 5．在“探究小車速度隨時間變化規(guī)律”的實驗中： (1)從下列器材中，選出實驗所需的器材__①④⑤⑥⑦⑨____；為達(dá)到實驗?zāi)康?，還缺少__交流電源____。 ①打點(diǎn)計時器；②天平；③低壓直流電源；④細(xì)繩；⑤紙帶；⑥小車；⑦鉤碼；⑧秒表；⑨一端有滑輪的長木板。 (2)下列操作中正確的有__AC____。(填選項代號) A．通過調(diào)節(jié)，使小車、紙帶、細(xì)繩和定滑輪上邊緣在一條直線上 B．坐標(biāo)軸單位長度越小越好 C．開始前要先接通電源后松開紙帶，打完點(diǎn)要先斷開電源后取紙帶 D．鉤碼的質(zhì)量越大越好 解析：(1)打點(diǎn)計時器是一種計時儀器，所用電源為交流電，因此③⑧不用選，但實驗還缺少低壓交流電源，鉤碼的質(zhì)量在實驗中不用測量，因此②不用選。 (2)實驗中要調(diào)節(jié)滑輪的高度使小車、紙帶、細(xì)繩和定滑輪上邊緣在一條直線上，可以減小摩擦，所以A對；要適當(dāng)?shù)剡x取坐標(biāo)軸的單位長度使圖象盡量分布在較大的坐標(biāo)平面內(nèi)，所以B錯；開始前要先接通電源后松開紙帶，打完點(diǎn)要先斷開電源后取紙帶，這樣可以使實驗效果更好，所以C對；鉤碼的質(zhì)量要適中，不要太大也不要太小，以100g左右為宜，所以D錯。 6．在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，如圖所示，給出了從0點(diǎn)開始，每5個點(diǎn)取一個計數(shù)點(diǎn)的紙帶，其中0、1、2、3、4、5、6都為計數(shù)點(diǎn)，測得：x1＝1.40cm，x2＝1.90cm，x3＝2.38cm，x4＝2.88cm，x5＝3.39cm，x6＝3.87cm。那么： (1)在打點(diǎn)計時器打出點(diǎn)1、2、3、4、5時，小車的速度分別為：v1＝__16.50____cm/s，v2＝__21.40____cm/s，v3＝__26.30____cm/s，v4＝__31.35____cm/s，v5＝__36.30____cm/s。 (2)在平面直角坐標(biāo)系中作出v－t圖象。 (3)分析小車運(yùn)動速度隨時間變化的規(guī)律。 答案：(2)如圖所示　(3)速度隨時間均勻增加 解析：(1)顯然，兩相鄰的計數(shù)點(diǎn)之間的時間間隔為 T＝0.02s5＝0.1s。 對應(yīng)各點(diǎn)的速度分別為： v1＝＝cm/s＝16.50cm/s v2＝＝cm/s＝21.40cm/s v3＝＝cm/s＝26.30cm/s v4＝＝cm/s＝31.35cm/s v5＝＝cm/s＝36.30cm/s (2)利用描點(diǎn)法作出v－t圖象，如圖所示。 (3)小車運(yùn)動的v－t圖象是一條傾斜的直線，它們成“線性關(guān)系”，說明速度隨時間均勻增加。 能力提升 一、選擇題(單選題) 1．(湖北省襄陽一中2016～2017學(xué)年高一上學(xué)期月考)在探究小車速度隨時間變化的規(guī)律的實驗中，算出小車經(jīng)過各計數(shù)點(diǎn)的瞬時速度如下 計數(shù)點(diǎn)序號 1 2 3 4 5 6 計數(shù)點(diǎn)對應(yīng)的時刻(s) 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 通過計數(shù)點(diǎn)的速度(cm/s) 44.0 62.0 81.0 100.0 119.0 138.0 為了計算加速度，合理的方法是(　C　) A．根據(jù)任意兩計數(shù)點(diǎn)的速度用公式a＝Δv/Δt算出加速度 B．根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出v－t圖象，量出其傾角，由公式a＝tanα求出加速度 C．根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出v－t圖象，由圖線上相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)所對應(yīng)的速度、時間用公式a＝Δv/Δt算出加速度 D．依次算出通過連續(xù)兩計數(shù)點(diǎn)間的加速度，算出平均值作為小車的加速度 解析：方法A偶然誤差較大。方法D實際上也僅由始末兩個速度決定，偶然誤差也比較大。只有利用實驗數(shù)據(jù)畫出對應(yīng)的v－t圖象，才可充分利用各次測量數(shù)據(jù)，減少偶然誤差。由于在物理圖象中，兩坐標(biāo)軸的分度大小往往是不相等的，根據(jù)同一組數(shù)據(jù)，可以畫出傾角不同的許多圖象，方法B是錯誤的。正確的方法是根據(jù)圖象找出不同時刻所對應(yīng)的速度值，然后利用公式a＝Δv/Δt算出加速度，即方法C。 二、非選擇題 2．如圖所示是小球沿斜面滾下的頻閃照片，照片中每兩個相鄰小球像的時間間隔是0.1s，這樣便記錄了小球運(yùn)動的時間。設(shè)開始時的位置為0，依次為位置1、2、3、4、5，小球運(yùn)動的位移可以用刻度尺測量。小球在位置1、2、3、4的速度分別最接近__0.80____m/s、__1.15____m/s、__1.50____m/s、__1.85____m/s，小球滾下過程的加速度為__3.50____m/s2。(小數(shù)點(diǎn)后保留兩位數(shù)字) 解析：利用圖中給出的數(shù)據(jù)，可以求得各段的平均速度。兩相鄰小球像的時間間隔為0.1s，而平均速度最接近中間時刻的瞬時速度，則有v1≈02＝m/s＝0.80m/s， v2≈13＝m/s＝1.15m/s， v3≈24＝m/s＝1.50m/s， v4≈35＝m/s＝1.85m/s， 以位置0對應(yīng)時刻為0，由以上數(shù)據(jù)作出v－t圖象如圖所示。在v－t圖象上取相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)v1＝0.80m/s，t1＝0.1s，v4＝1.85m/s，t4＝0.4s，則a＝＝＝m/s2＝3.50m/s2，故小球滾下過程的加速度為3.50m/s2。 3．(山東省濟(jì)南一中2017～2018學(xué)年高一上學(xué)期期中)在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中， (1)下列說法正確的是__B____ A．先釋放紙帶，再接通電源 B．先接通電源，后釋放紙帶 C．先接通電源或先釋放紙帶都可以 D．紙帶上打點(diǎn)越密集說明紙帶運(yùn)動速度越大 (2)使用電磁打點(diǎn)計時器，選用__交流____(選填“直流”或“交流”)電源，若頻率為50Hz，每隔__0.02____s打一個點(diǎn)。某次實驗中得到的一條紙帶如圖所示，從比較清晰的點(diǎn)起，每5個點(diǎn)取一個計數(shù)點(diǎn)，分別標(biāo)明0,1,2,3,4。量得x1＝30.0mm，x2＝36.0mm，x3＝42.0mm，x4＝48.0mm，則打1和4點(diǎn)之間的平均速度為__0.42____m/s，打2個點(diǎn)時的瞬時速度為__0.39____m/s，小車的加速度為__0.6____m/s2。 解析：(1)實驗時應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶，故A、C錯誤，B正確；紙帶上打點(diǎn)越密集說明紙帶運(yùn)動速度越小，故D錯誤。 (2) 打點(diǎn)計時器使用交流電源，頻率為50Hz，每隔0.02s打一個點(diǎn)；1和4點(diǎn)之間的平均速度為：＝＝m/s＝0.42m/s， 計數(shù)點(diǎn)2的瞬時速度為： v2＝＝m/s＝0.39m/s， 計數(shù)點(diǎn)3的瞬時速度v3＝＝0.45m/s， 小車的加速度a＝＝0.6m/s2。 4．如圖甲所示，用打點(diǎn)計時器記錄小車的運(yùn)動情況。小車開始在水平玻璃板上運(yùn)動，后來在薄布面上做減速運(yùn)動。所打出的紙帶及相鄰兩點(diǎn)間的距離(單位：cm)如圖乙所示，紙帶上相鄰兩點(diǎn)間對應(yīng)的時間間隔為0.02s。試用作圖法(v－t圖象)求出小車在玻璃板上的運(yùn)動速度。 答案：0.85m/s 解析：設(shè)對應(yīng)點(diǎn)1、2、3、4、5的瞬時速度分別為v1、v2、v3、v4、v5，則有 v1＝cm/s＝75cm/s＝0.75m/s， v2＝cm/s＝65cm/s＝0.65m/s， v3＝cm/s＝55cm/s＝0.55m/s， v4＝cm/s＝45cm/s＝0.45m/s， v5＝cm/s＝35cm/s＝0.35m/s， 以速度為縱坐標(biāo)，以時間為橫坐標(biāo)建立直角坐標(biāo)系。用描點(diǎn)法作出小車在薄布上做減速運(yùn)動時的v－t圖象。將圖象延長，使其與縱軸相交，如圖所示。由圖象可知，小車做減速運(yùn)動的初速度為0.85m/s，即為小車在玻璃板上的運(yùn)動速度。