高中物理 1.5 實(shí)驗(yàn) 探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律 教科必修1

1.5實(shí)驗(yàn):探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律2023/2/3.1.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)采用低壓交流電源，當(dāng)電源的頻率是50Hz時(shí)，每隔0.02s打下一個(gè)點(diǎn).2.若紙帶上打出的點(diǎn)跡如圖所示，任意一點(diǎn)B的瞬時(shí)速度，就等于包含該點(diǎn)在內(nèi)的一小段時(shí)間內(nèi)的平均速度，且時(shí)間越短這段時(shí)間內(nèi)的平均速度就越接近B的瞬時(shí)速度.即vB≈，且比更接近vB(后面的知識(shí)將告訴我們，如果物體的運(yùn)動(dòng)滿足一定的條件，則就有vB=).2023/2/3.3.在v-t圖象中,圖線的斜率表示加速度a=.2023/2/3.1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康奶骄啃≤囁俣入S

變化的規(guī)律.2.實(shí)驗(yàn)原理利用

打出的紙帶上記錄的數(shù)據(jù)，以確定小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律.3.實(shí)驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、低壓

電源、紙帶、帶滑輪的長(zhǎng)木板、小車、

、細(xì)線、復(fù)寫(xiě)紙片、

.自我校對(duì)1.時(shí)間2.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器3.交流鉤碼紙帶2023/2/3.1.在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，對(duì)于減小實(shí)驗(yàn)誤差來(lái)說(shuō)，下列方法中有益的是()A.選取計(jì)數(shù)點(diǎn)，把每打5個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔作為一個(gè)時(shí)間段B.使小車運(yùn)動(dòng)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(cè)量、計(jì)算D.選用各處平整程度、光滑程度相同的長(zhǎng)木板進(jìn)行實(shí)驗(yàn)【解析】選取計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)，可把每打5個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔作為一個(gè)時(shí)間段，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(cè)量和計(jì)算可減小誤差，故A、C正確;選用各處平整程度、光滑程度相同的長(zhǎng)木板進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以減小因加速度不均勻帶來(lái)的誤差，故D正確.【答案】ACD2023/2/3.2.關(guān)于“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)操作，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A.長(zhǎng)木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上B.在釋放小車前，小車應(yīng)緊靠在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器上C.應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器開(kāi)始打點(diǎn)后再釋放小車D.要在小車到達(dá)定滑輪前使小車停止運(yùn)動(dòng)【解析】實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，長(zhǎng)木板應(yīng)平放在實(shí)驗(yàn)桌上，故A正確;在釋放小車前，小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，不能緊靠在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器上，故B錯(cuò)誤；應(yīng)先接通電源，后釋放小車，故C正確;不要讓小車碰到滑輪，故D正確。

【答案】B

3.在下列給出的器材中，選出“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中所需的器材并填在橫線上（填序號(hào)）.①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器②天平③低壓交流電源④低壓直流電源⑤細(xì)線和紙帶⑥鉤碼和小車⑦秒表⑧一端有滑輪的長(zhǎng)木板⑨刻度尺選出的器材是

.2023/2/3.【答案】

①③⑤⑥⑧⑨使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí),下列問(wèn)題對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響是什么?(1)錯(cuò)接在直流電源上,影響是

;(2)電源頻率不穩(wěn),影響是

;(3)振針壓得太緊,影響是

;(4)電源電壓不穩(wěn),影響是

;(5)振針過(guò)長(zhǎng),影響是

.(1)不會(huì)打點(diǎn);(2)打點(diǎn)間隔無(wú)規(guī)律,不總是每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn),但紙帶上看不出,而實(shí)際上打點(diǎn)間隔已不是0.02s內(nèi)物體運(yùn)動(dòng)的位移;(3)針與紙帶接觸時(shí)間過(guò)長(zhǎng),使“點(diǎn)”變成為“線”;(4)不影響打點(diǎn)的時(shí)間間隔,影響打點(diǎn)的清晰程度;(5)對(duì)紙帶的影響和振針壓得太緊相似,是間斷的直線.2023/2/3.實(shí)驗(yàn)步驟1.把附有滑輪的長(zhǎng)木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上沒(méi)有滑輪的一端，連接好電路.2.把一條細(xì)線拴在小車上，使細(xì)線跨過(guò)滑輪，下邊掛上合適的鉤碼.把紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并把紙帶的一端固定在小車的后面.3.把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，接通電源后放開(kāi)小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一行小點(diǎn)，隨后立即關(guān)閉電源.換上新紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次.2023/2/3.4.從三條紙帶中選擇一條比較理想的，舍掉開(kāi)始比較密集的點(diǎn)跡，在后邊便于測(cè)量的地方找一個(gè)點(diǎn)做計(jì)時(shí)起點(diǎn).為了測(cè)量方便和減少誤差，通常不用每打一次點(diǎn)的時(shí)間作為時(shí)間的單位，而用每打五次點(diǎn)的時(shí)間作為時(shí)間的單位，即T=0.02s×5=0.1s.在選好的計(jì)時(shí)起點(diǎn)下面標(biāo)明A，在第6點(diǎn)下面標(biāo)明B，在第11點(diǎn)下面標(biāo)明C……，點(diǎn)A、B、C……叫做計(jì)數(shù)點(diǎn)，兩個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離分別是x1、x2、x3……5.利用第一章方法得出各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度填入下表：位置ABCDEFGt(s)00.10.20.30.40.50.6v(m/s)2023/2/3.6.以速度v為縱軸，時(shí)間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在直角坐標(biāo)系中描點(diǎn).7.通過(guò)觀察思考，找出這些點(diǎn)的分布規(guī)律.注意事項(xiàng)1.開(kāi)始釋放小車時(shí)，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器.2.先接通電源使計(jì)時(shí)器工作后再放開(kāi)小車，當(dāng)小車停止運(yùn)動(dòng)時(shí)及時(shí)斷開(kāi)電源.3.要防止鉤碼落地和小車與滑輪相撞，當(dāng)小車到達(dá)滑輪前及時(shí)用手按住.4.牽引小車的鉤碼個(gè)數(shù)要適當(dāng)，以免加速度過(guò)大而使紙帶上的點(diǎn)太少，或者加速度太小而使各段位移差別不大，從而使誤差增大.加速度的大小以能在60cm長(zhǎng)的紙帶上清楚地取得六七個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜.5.要區(qū)別計(jì)時(shí)器打出的點(diǎn)和人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn).一般在紙帶上每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，間隔為0.1s.2023/2/3.6.作v-t圖象時(shí),應(yīng)讓圖線連接盡可能多的點(diǎn),不能連接的點(diǎn)應(yīng)大致分布在圖線的兩側(cè).例1了解實(shí)驗(yàn)儀器的結(jié)構(gòu)、工作原理和工作條件是保證實(shí)驗(yàn)成功的前提，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器的觀察，掌握新儀器的使用方法，也是一種重要的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?使用電火花計(jì)時(shí)器來(lái)分析物體運(yùn)動(dòng)情況的實(shí)驗(yàn)中：(1)在如下實(shí)驗(yàn)步驟中，正確合理的排列順序?yàn)?/p>

.A.把電火花計(jì)時(shí)器固定在桌子上B.安好紙帶C.松開(kāi)紙帶讓物體帶著紙帶運(yùn)動(dòng)D.接通220V交流電源E.按下脈沖輸出開(kāi)關(guān)，進(jìn)行打點(diǎn)(2)在安放紙帶時(shí)，要檢查墨粉紙盤(pán)是否已經(jīng)正確地套在

，還要檢查

是否夾在兩條紙帶之間.2023/2/3.【解析】(1)合理的順序應(yīng)為ABDEC.(2)墨粉紙盤(pán)應(yīng)套在紙盤(pán)軸上，目的是使它可以轉(zhuǎn)動(dòng)，均勻地被利用.使墨粉紙盤(pán)夾在兩條紙帶之間，目的是使墨粉紙盤(pán)可以更好地轉(zhuǎn)動(dòng).【點(diǎn)評(píng)】使用電火花計(jì)時(shí)器實(shí)驗(yàn)的操作步驟和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是相似的，但電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器具有打點(diǎn)清晰、實(shí)驗(yàn)誤差小的優(yōu)點(diǎn).例2實(shí)驗(yàn)中算出小車經(jīng)過(guò)各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度如下表.計(jì)數(shù)點(diǎn)序號(hào)123456計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻（s）0.100.200.300.400.500.60通過(guò)計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度（cm/s）44.062.081.0100.0110.0168.02023/2/3.為了計(jì)算加速度，合理的方法是()根據(jù)任意兩點(diǎn)的速度用公式a=算出加速度B.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出速度—時(shí)間圖象，量出其傾角，用公式求出加速度C.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出速度—時(shí)間圖象，由圖象上相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的速度、時(shí)間用公式a=算出加速度D.依次算出通過(guò)連續(xù)兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的加速度，算出平均值作為小車的加速度【點(diǎn)撥】一個(gè)方案既成的實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)誤差不可避免，但可以通過(guò)合理操作、有效處理數(shù)據(jù)減小偶然誤差.2023/2/3.【解析】方法A偶然誤差較大.方法D實(shí)際也是僅由始末兩個(gè)速度決定，偶然誤差也較大.只有利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出對(duì)應(yīng)的速度—時(shí)間圖象，才可充分利用各次測(cè)量數(shù)據(jù)，減小偶然誤差.由于在物理圖象上，兩坐標(biāo)軸的分度大小往往是不相等的，不同的坐標(biāo)分度會(huì)得到不同的傾角，當(dāng)然a=tanθ的值也不一樣，所以B錯(cuò)誤,C正確.【答案】C【點(diǎn)評(píng)】其實(shí)本實(shí)驗(yàn)處理數(shù)據(jù)時(shí)除了作速度—時(shí)間圖象能充分利用實(shí)驗(yàn)所有數(shù)據(jù)、減小偶然誤差外，還有一種方法也能做到這一點(diǎn)，就是在D選項(xiàng)上稍加修改：依次算出通過(guò)連續(xù)兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的加速度，但取點(diǎn)不能重復(fù).比如第一次取1、2兩點(diǎn)，第二次就取3、4兩點(diǎn)，第三次取5、6兩點(diǎn)，依次類推…….但總的來(lái)說(shuō)圖象法較好，而且比較直觀，用圖象法還可以很容易找出偏離函數(shù)圖象太遠(yuǎn)的誤差較大的點(diǎn).2023/2/3.利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究小車的運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，得到一條紙帶如圖所示.從0點(diǎn)開(kāi)始，按打點(diǎn)的時(shí)間順序，每隔4個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)(或每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn))，依次取計(jì)數(shù)點(diǎn)0、1、2、3、4、5、6…用刻度尺測(cè)出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距：x1=1.20cm,x2=1.70cm，x3=2.18cm,x4=2.68cm，x5=3.19cm,x6=3.68cm.(1)求打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打計(jì)數(shù)點(diǎn)1、2、3、4、5時(shí)小車的速度；(2)作出v-t圖象，求出小車的加速度.2023/2/3.【點(diǎn)撥】（1）在要求不太精確的情況下，一小段位移內(nèi)的平均速度可認(rèn)為是該段位移內(nèi)的一點(diǎn)的瞬時(shí)速度.(2)由v-t圖象的斜率可求加速度.【解析】確定相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔Δt=0.1s,利用vn=,求出各計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度.利用這些數(shù)據(jù)作出v-t圖象，可以看出它是一條斜線，由此可知小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，斜線的斜率即小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度.(1)v1=14.50cm/s,v2=19.40cm/s,v3=24.30cm/s,v4=29.35cm/s,v5=34.35cm/s.(2)圖象如圖所示，在圖象上取P、Q兩點(diǎn)，vP=9.50cm/s,vQ=39.30cm/s,tQ=0.6s.則2023/2/3.如圖所示，在做“探究小車的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，某同學(xué)得到一條用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶，并在其上取了A、B、C、D、E、F六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)(每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的點(diǎn)，圖中沒(méi)有畫(huà)出)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接的是50Hz的低壓交流電源.他將一把毫米刻度尺放在紙帶上，其零刻度和計(jì)數(shù)點(diǎn)A對(duì)齊.a=

cm/s2=49.67cm/s2.2023/2/3.(1)按照有效數(shù)字的讀數(shù)規(guī)則讀出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)AB、BC、CD、DE、EF間的距離x1、x2、x3、x4、x5，它們依次為

cm、

cm、

cm、

cm、

cm.(2)由以上數(shù)據(jù)計(jì)算打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打B、C、D、E各點(diǎn)時(shí)，物體的瞬時(shí)速度vB、vC、vD、vE依次是

m/s、

m/s、

m/s、

m/s.(3)根據(jù)以上結(jié)果，計(jì)算該小車的加速度a=

.(4)根據(jù)(2)中得到的數(shù)據(jù)，試在下邊所給的坐標(biāo)系中，用作v-t圖象的方法，從圖象中求物體的加速度a.(要求標(biāo)明坐標(biāo)及其單位，單位大小要取得合適，使作圖和讀數(shù)方便，并盡量充分利用坐標(biāo)紙)2023/2/3.(5)根據(jù)圖象求紙帶上的A、F點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的物體的瞬時(shí)速度vA=

m/s,vF=

m/s.【解析】

(1)由圖可讀出:x1=1.00cm,x2=1.40cm,x3=1.84cm,x4=2.26cm,x5=2.67cm.(2)由vt2=v可得:vB=

=0.120m/s,vC=

=0.162m/s,vD=

=0.205m/s,vE=

=0.247m/s.(3)a==0.42m/s2.(4)(5)vA=0.079m/s,vF=0.290m/s.2023/2/3.在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，對(duì)于紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度的測(cè)定，只是從理論上分析，不考慮實(shí)際操作過(guò)程，錯(cuò)誤地認(rèn)為時(shí)間取得越短結(jié)果越精確，導(dǎo)致理論與實(shí)際脫節(jié).【例】在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，關(guān)于紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度的計(jì)算，下列說(shuō)法中正確的是()A.取該點(diǎn)在內(nèi)的一小段時(shí)間內(nèi)的平均速度，這段時(shí)間越短越好B.取以該點(diǎn)為起點(diǎn)的一小段時(shí)間內(nèi)的平均速度，這段時(shí)間越短越好C.取以該點(diǎn)為終點(diǎn)的一小段時(shí)間內(nèi)的平均速度，這段時(shí)間越短越好2023/2/3.D.取該點(diǎn)在內(nèi)的一小段時(shí)間內(nèi)的平均速度，這段時(shí)間應(yīng)適當(dāng)短些，但不是越短越好【錯(cuò)解】因?yàn)樗矔r(shí)速度是物體在某一時(shí)刻或經(jīng)過(guò)某一位置時(shí)的速度，所以所取的時(shí)間越短，就越接近該點(diǎn)的瞬時(shí)速度，故A正確.【剖析】該題錯(cuò)解的主要原因就是只從理論上分析，沒(méi)有考慮到實(shí)際的測(cè)量.而該實(shí)驗(yàn)中測(cè)量的是位移，其位移越小則測(cè)量的相對(duì)誤差就越大，所以考慮問(wèn)題要全面，既要考慮到理論，又要考慮到實(shí)際操作.【正解】因?yàn)樵谠搶?shí)驗(yàn)中，需要測(cè)量一段時(shí)間內(nèi)的位移，所用時(shí)間通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)得，而位移要用刻度尺測(cè)量.如果時(shí)間很短，則測(cè)量位移的相對(duì)誤差就會(huì)很大，所以時(shí)間應(yīng)選取適當(dāng)，故D正確.2023/2/3..9、靜夜四無(wú)鄰，荒居舊業(yè)貧。。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、雨中黃葉樹(shù)，燈下白頭人。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:11:18PM11、以我獨(dú)沈久，愧君相見(jiàn)頻。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、故人江海別，幾度隔山川。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、乍見(jiàn)翻疑夢(mèng)，相悲各問(wèn)年。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國(guó)見(jiàn)青山。。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、比不了得就不比，得不到的就不要。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、行動(dòng)出成果，工作出財(cái)富。。2023/2/32023/2/303February202317、做前，能夠環(huán)視四周；做時(shí)，你只能或者最好沿著以腳為起點(diǎn)的射線向前。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/39、沒(méi)有失敗，只有暫時(shí)停止成功！。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、很多事情努力了未必有結(jié)果，但是不努力卻什么改變也沒(méi)有。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:11:18PM11、成功就是日復(fù)一日那一點(diǎn)點(diǎn)小小努力的積累。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、世間成事，不求其絕對(duì)圓滿，留一份不足，可得無(wú)限完美。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、不知香積寺，數(shù)里入云峰。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、意志堅(jiān)強(qiáng)的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、楚塞三湘接，荊門九派通。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、少年十五二十時(shí)，步行奪得胡馬騎。。2023/2/32023/2/303February202317、空山新雨后，天氣晚來(lái)秋。。2023/2/3