新教材2024-2025學(xué)年高中物理第2章勻變速直線運(yùn)動(dòng)第4節(jié)科學(xué)測量做直線運(yùn)動(dòng)物體的瞬時(shí)速度分層作業(yè)魯科版必修第一冊(cè)

第4節(jié)科學(xué)測量:做直線運(yùn)動(dòng)物體的瞬時(shí)速度A級(jí)必備學(xué)問基礎(chǔ)練1.在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器做“測量小車的瞬時(shí)速度”的試驗(yàn)時(shí),下述測量每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離的方法正確的是()A.當(dāng)某兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離較大時(shí),可以用短尺把它分段來測量B.當(dāng)某兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離較小時(shí),可以用短尺一次把它測完C.測量每兩個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離,應(yīng)當(dāng)用帶著毫米刻度的長尺的零刻度對(duì)準(zhǔn)起點(diǎn),讀出各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的刻度值,然后逐一相減,得到每兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離的數(shù)值D.分別逐個(gè)測出每兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離,這樣便于記錄2.(多選)用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測定勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度時(shí)得到的一條紙帶如圖所示,測量出AB=1.2cm,AC=3.6cm,AD=7.2cm,計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D中,每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間有四個(gè)點(diǎn)未畫出,下列說法正確的是()A.電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是只能記錄時(shí)間而不能記錄位移的儀器B.若電源頻率f=50Hz,則每相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.1sC.打B點(diǎn)時(shí)紙帶的速度vB=0.20m/sD.本試驗(yàn)也可以采納電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器3.在“探討小車直線運(yùn)動(dòng)”的試驗(yàn)中,算出小車經(jīng)過各計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度,如下表所示:計(jì)數(shù)點(diǎn)序號(hào)123456計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻/s0.10.20.30.40.50.6通過計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度/(cm·s-1)44.062.081.0100.0110.0168.0為了算出加速度,合理的方法是()A.依據(jù)隨意兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度,用公式a=ΔvB.依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù),畫出v-t圖像,量出其傾角α,由公式a=tanα算出加速度C.依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù),畫出v-t圖像,由圖像上隨意兩點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的速度,用公式a=ΔvD.依次算出通過連續(xù)兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的加速度,其平均值作為小車的加速度4.在用電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器“探究小車速度隨時(shí)間改變的規(guī)律”的試驗(yàn)中,圖甲是記錄小車一次運(yùn)動(dòng)狀況的紙帶,圖中A、B、C、D、E為相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn),每兩個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出。(電源頻率為50Hz)(1)依據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)有關(guān)公式可求得vB=1.38m/s,vC=m/s,vD=3.90m/s。

(2)利用求得的數(shù)值在圖乙所示坐標(biāo)紙上作出小車的v-t圖像(從打A點(diǎn)時(shí)起先計(jì)時(shí))。利用紙帶上的數(shù)據(jù)求出小車運(yùn)動(dòng)的加速度a=m/s2。

(3)將圖線延長與縱軸相交,交點(diǎn)的縱坐標(biāo)是0.12m/s,此交點(diǎn)的物理意義是

。

B級(jí)關(guān)鍵實(shí)力提升練5.(2024福建高一期末)(1)某同學(xué)要進(jìn)行探究勻變速直線運(yùn)動(dòng)試驗(yàn),請(qǐng)?jiān)谙旅媪谐龅脑囼?yàn)器材中,選出本試驗(yàn)中不須要的器材填在橫線上:。(填編號(hào))

①電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器②天平③低壓溝通電源④低壓直流電源⑤細(xì)繩和紙帶⑥鉤碼和小車⑦秒表⑧一端有滑輪的長木板⑨刻度尺(2)把紙帶的下端固定在重物上,上端用手提著,紙帶穿過電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,接通電源后將紙帶釋放,重物便拉著紙帶下落,紙帶被打出一系列點(diǎn),有一段紙帶如圖所示,紙帶的(選填“左端”或“右端”)與重物相連。

(3)A、B、C、D、E為紙帶上所選的計(jì)數(shù)點(diǎn),相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間時(shí)間間隔為0.1s,則vB=m/s,a=m/s2。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

(4)家庭低壓溝通電源的頻率是50Hz,由于試驗(yàn)過程中電源不穩(wěn)定,頻率變?yōu)樾∮?0Hz,假如試驗(yàn)者在測定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度時(shí)不知道,這樣計(jì)算出的加速度值與真實(shí)值相比(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。

6.(2024廣東深圳高一期末)頻閃攝影是探討變速運(yùn)動(dòng)常用的試驗(yàn)手段。在暗室中,頻閃儀每隔肯定時(shí)間發(fā)出一次短暫的劇烈閃光,在膠片上記錄下物體在幾個(gè)閃光時(shí)刻的位置。小球自由下落時(shí)的頻閃照片示意圖如圖甲所示,頻閃儀每隔T=130(1)表格中已給出計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、D、E對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度且在圖乙中標(biāo)出,請(qǐng)計(jì)算出計(jì)數(shù)點(diǎn)C對(duì)應(yīng)的速度填入表格中并在圖乙中標(biāo)出來,同時(shí)擬合出v-t圖像。(保留三位有效數(shù)字)計(jì)數(shù)點(diǎn)ABCDE對(duì)應(yīng)的速度/(m·s-1)0.660.98

1.641.97(2)下列用來測量加速度的方法可行的是。

A.由g1=hAB-hOAT2,g2=hB.由g1=hCD-hOA3T2,g2=C.從v-t圖線上取相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的速度和時(shí)刻,用公式a=ΔvD.用量角器量出v-t圖線的傾角θ,查三角函數(shù)表得到tanθ,則加速度a=tanθ(3)用ΔsΔt表示各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度,從理論上講,對(duì)Δs的要求是(選填“越小越好”或“與大小無關(guān)”);從試驗(yàn)的角度看,選取的Δs大小與速度測量的誤差(選填“有關(guān)”或“7.某同學(xué)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探討小車的勻變速直線運(yùn)動(dòng)。他將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到頻率是50Hz的溝通電源上,試驗(yàn)中得到一條紙帶,如圖所示。他在紙帶上便于測量的地方選取第1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),在該點(diǎn)下標(biāo)明A,第6個(gè)點(diǎn)上標(biāo)明B,第11個(gè)點(diǎn)下標(biāo)明C,第16個(gè)點(diǎn)下標(biāo)明D,第21個(gè)點(diǎn)下標(biāo)明E。測量時(shí)發(fā)覺B點(diǎn)已模糊不清,測得AC長為14.56cm,CD長為11.15cm,DE長為13.73cm。由以上數(shù)據(jù)可以算出:打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打C點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大小為m/s,小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小為m/s2,AB的距離應(yīng)為cm。

8.用氣墊導(dǎo)軌和數(shù)字計(jì)時(shí)器能更精確地測量物體的瞬時(shí)速度。如圖所示,滑塊在牽引力作用下先后通過相距50cm的兩個(gè)光電門,配套的數(shù)字計(jì)時(shí)器記錄了遮光板通過第一個(gè)光電門的時(shí)間Δt1=0.29s,通過其次個(gè)光電門的時(shí)間Δt2=0.11s,已知遮光板的寬度為3.0cm,則滑塊通過第一個(gè)光電門的速度為,通過其次個(gè)光電門的速度為,加速度為。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)

第4節(jié)科學(xué)測量:做直線運(yùn)動(dòng)物體的瞬時(shí)速度1.C不論兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離大還是小,采納C項(xiàng)所述方法可減小誤差,選項(xiàng)C正確。2.BD電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器既可以記錄時(shí)間,又可以記錄位移,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;若電源頻率f=50Hz,則電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的周期為0.02s,相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間有4個(gè)點(diǎn)未畫出,即兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.1s,選項(xiàng)B正確;vB=sAC2T=03.C選項(xiàng)A偶然誤差較大。選項(xiàng)D事實(shí)上也僅由始、末兩個(gè)速度確定,偶然誤差也比較大,只有利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出對(duì)應(yīng)的v-t圖像,才可充分利用各次測量數(shù)據(jù),減小偶然誤差。由于在物理圖像中兩坐標(biāo)軸的分度大小往往是不相等的,依據(jù)同一組數(shù)據(jù)可以畫出傾角不同的很多圖線,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。正確的方法是依據(jù)圖線找出不同時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的速度值,然后利用公式a=Δv4.解析(1)打C點(diǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)的速度vC=sBD2T=60.30(2)用描點(diǎn)法作出小車的v-t圖像如圖所示。由圖知小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小a=vD-vBtD(3)此交點(diǎn)表示A點(diǎn)起先計(jì)時(shí)時(shí),小車的速度大小為0.12m/s。答案(1)2.64(2)圖見解析12.6(3)從A點(diǎn)起先計(jì)時(shí)時(shí),小車的速度大小為0.12m/s5.解析(1)該試驗(yàn)中須要:①電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,用來給紙帶打點(diǎn);③低壓溝通電源,用來給電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器供電;⑤細(xì)繩和紙帶;⑥鉤碼和小車;⑧一端有滑輪的長木板;⑨刻度尺,用來對(duì)紙帶進(jìn)行測量。不須要:②天平,因試驗(yàn)中不須要測量重物的質(zhì)量;④低壓直流電源,電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要用低壓溝通電源供電,則不須要低壓直流電源;⑦秒表,電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器本身就是計(jì)時(shí)儀器,則不須要秒表,故試驗(yàn)中不須要的器材為②④⑦。(2)重物做勻加速直線運(yùn)動(dòng),故紙帶的左端與重物相連。(3)由勻加速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得vB=AC2T=52.002×0.1×10-3m/s=0.26m/s,用逐差法求加速度a=CE-(4)依據(jù)打點(diǎn)周期與電源頻率的關(guān)系T=5×1f,所以a=CE-AC4當(dāng)f測>f真時(shí),可得a測>a真,所以計(jì)算出的加速度值與真實(shí)值相比偏大。答案(1)②④⑦(2)左端(3)0.260.40(4)偏大6.解析(1)C點(diǎn)的速度vC=(13.6-4.9)×(2)A中,取加速度的平均值后,只能用到第一組和最終一組數(shù)據(jù),不利于減小偶然誤差;B中,加速度取平均值后,仍能用到全部的數(shù)據(jù),可減小試驗(yàn)的偶然誤差,B正確,A錯(cuò)誤。在處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí),假如只運(yùn)用其中兩個(gè)數(shù)據(jù),由于偶然誤差的存在可能會(huì)造成最終誤差較大,所以我們可以依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出v-t圖像,考慮到誤差,不行能是全部點(diǎn)都整齊地排成一條直線,連線時(shí)應(yīng)當(dāng)盡量使那些不能畫在線上的點(diǎn)勻稱地分布在線的兩側(cè),這樣圖線上會(huì)舍棄誤差較大的點(diǎn),由圖線上取相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的速度和時(shí)刻,用公式a=ΔvΔt算出加速度,所以誤差小,C正確。依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出v-t圖像,當(dāng)縱坐標(biāo)取不同的標(biāo)度時(shí),圖像的傾角就會(huì)不同,所以量出其傾角,用公式a=(3)用ΔsΔt表示各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度,從理論上講,Δt越小,則ΔsΔt越接近瞬時(shí)速度,則要求Δt越小越好;從試驗(yàn)的角度看,選取的答案(1)1.31見解析圖(2)BC(3)越小越好有關(guān)7.解析C點(diǎn)的瞬時(shí)速度vC等于AE段的平均速度vAE,即vC=vAE=sAE4T=14.56+11.15+13Δs=sDE-sCD=2.58cm=2.58×10-2m由Δs=aT2得a=ΔsT2=13.73由題意知sBC+sA