2018-2019學年高中物理 專題2.1 實驗 探究小車速度隨時間變化的關(guān)系練習 新人教版必修1.doc

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2.1 實驗 探究小車速度隨時間變化的關(guān)系 1．打點計時器是高中物理中重要的物理實驗儀器，如圖中甲、乙兩種打點計時器是高中物理實驗中常用的 ， 乙圖是______ 打點計時器，所接電源為頻率為50Hz的______ 電源時填直流或交流，每隔______ s打一次點． 在某次實驗中，物體拖動紙帶做勻加速直線運動，打點計時器所用的電源頻率為50Hz，實驗得到的一條紙帶如圖丙所示，紙帶上每相鄰的兩個計數(shù)點之間都有4個點未畫出按時間順序取0、1、2、3、4、5六個計數(shù)點，實驗中用直尺量出各計數(shù)點到0點的距離如圖所示單位： 在計數(shù)點1所代表的時刻，紙帶運動的瞬時速度為 ______ ，物體的加速度 ______ 保留兩位有效數(shù)字該同學在測量的時候沒有將計數(shù)點5的數(shù)值記錄下來，根據(jù)前面的數(shù)值可以推算出計數(shù)點5到0點的距離為______ cm． 【答案】 電火花；交流；0.02；0.18；0.75；14.50 【解析】 點1的瞬時速度． 因為，，，， 可知連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之差， 根據(jù)，得． ， 所以計數(shù)點5到0點的距離為． 2．用打點計時器可測紙帶運動的時間和位移。下面是沒有按操作順序?qū)懙牟煌暾膶嶒灢襟E，按照你對實驗的理解，在各步驟空白處填上適當?shù)膬?nèi)容，然后按實際操作的合理步驟，將各步驟的字母代號順序?qū)懺诳瞻滋帯? A．在電磁打點計時器的兩接線柱上分別接上導(dǎo)線，導(dǎo)線的另一端分別接在50 Hz的低壓________ （填“交流”或“直流”）電源的兩個接線柱上； B．把電磁打點計時器固定在桌子上，讓紙帶穿過________（填“插孔”或“限位孔”），并壓在________（填“白紙”或“復(fù)寫紙”）下面； C．用刻度尺測量從計時開始點到最后一個點間的距離Δx； D．切斷電源，取下紙帶，如果共有6個清晰的點，則這段紙帶記錄的時間Δt=______； E．打開電源開關(guān)，再用手水平地拉動紙帶，紙帶上打下一系列小點； F．利用公式計算紙帶運動的平均速度。 實驗步驟的合理順序是_______________。 【答案】 交流；限位孔；復(fù)寫紙；0.1s；BAEDCF； 【解析】 【點睛】 要熟練正確的使用基本實驗儀器，并能正確進行誤差分析，對于基礎(chǔ)實驗要加強動手操作能力，知道兩種打點計時器的區(qū)別，正確使用打點計時器． 3．某同學做“用打點計時器測速度”的實驗時，得到一條點跡清晰的紙帶如圖所示，在紙帶上依次選出7個計數(shù)點，分別標記為O、A、B、C、D、E和F，每相鄰兩個計數(shù)點間還有四個點未畫出，每相鄰兩計數(shù)點間時間間隔為T，打點計時器所用電源的頻率是50 Hz。測得各計數(shù)點間的距離分別為x1=2.05 cm、x2=2.35 cm、x3=2.46 cm、x4=2.70 cm、x5=2.90 cm、x6=3.10 cm。 （1）打D點時紙帶的速度表達式為vD=__________，速度值vD=_______m/s（保留三位有效數(shù)字）。 （2）請根據(jù)以上數(shù)據(jù)在如圖所示的坐標紙上作出小車運動的v–t圖象__________。 （3）由v–t圖象知小車在做____________運動。 【答案】 ；0.280；勻加速直線 【解析】 正確描點連線作圖如下： （3）在v-t圖像中斜率表示加速度，從圖像上可以看出加速度不變，所以小車做勻加速運動。 4．(1)在做“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，給你以下器材：電磁打點計時器、電池組、紙帶、復(fù)寫紙、小車、鉤碼、細繩、一端附有定滑輪的長木板，其中不需要的器材是________，還需要增添的器材有________。 (2)關(guān)于“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”這一實驗，下列說法正確的是________。 A．長木板不能側(cè)向傾斜，也不能一端高一端低 B．在釋放小車前，小車應(yīng)緊靠在打點計時器處 C．應(yīng)先接通電源，待打點計時器打點穩(wěn)定后再釋放小車 D．打點計時器應(yīng)接在低壓直流電源上 E.小車運動時要保持紙帶與打點計時器平面、木板平行 【答案】 電池組低壓交流電源、刻度尺BCE 【解析】 【點睛】 正確解答本題需要掌握打點計時器的使用以及簡單構(gòu)造等，明確《探究小車速度隨時間變化的規(guī)律》實驗中一些簡單操作細節(jié)、實驗的過程和步驟等． 5．做變速運動的小車，牽引一條紙帶通過打點計時器，交流電源的頻率是50Hz，由紙帶上打出的某一點開始，每5個點剪下一段紙帶，如圖所示，每一段紙帶的一端與x軸相重合，與y軸平行放置，將紙帶貼在坐標系中。 （1）本實驗中運動的小車，相鄰相等時間內(nèi)位移存在某種關(guān)系，請你仔細研究圖像，找出這一關(guān)系； （2）請畫出小車的v-t圖象； （3）根據(jù)圖象求出其加速度大小。 【答案】 ⑴?x=aT=7.8mm ⑵略⑶0.78m/s 【詳解】 （1）由圖中所標紙帶每段位移的大小，可知在相鄰相等時間內(nèi)的位移差分別是：8mm，7mm，8mm，8mm，8mm，取平均值可得△y=7.8mm． （2）由圖中的x軸作為時間軸，以紙帶的寬度表示相等的時間間隔T=0.1s，每段紙帶最上端中點對應(yīng)v軸上的速度恰好表示每段時間的中間時刻的瞬時速度，即vn=yn/T；因此可以用紙帶的長度表示每小段時間中間時刻的瞬時速度，將紙帶上端中間各點連接起來，可得到v-t圖象，如圖所示． （3）根據(jù)△y=aT2得：小車加速度． 【點睛】 解決本題的關(guān)鍵掌握勻加速直線運動某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度．以及掌握在相鄰的相等時間內(nèi)的位移之差是一恒量，△x=aT2． 6．用圖1所示的實驗裝置研究小車速度隨時間變化的規(guī)律。 主要實驗步驟如下： a．安裝好實驗器材。接通電源后，讓拖著紙帶的小車沿長木板運動，重復(fù)幾次。 b．選出一條點跡清晰的紙帶，找一個合適的點當作計時起點O（t=0），然后每隔相同的時間間隔T選取一個計數(shù)點，如圖2中A、B、C、D、E、F……所示。 c．通過測量、計算可以得到在打A、B、C、D、E……點時小車的速度，分別記作v1、v2、v3、v4、v5…… d．以速度v為縱軸、時間t為橫軸建立直角坐標系，在坐標紙上描點，如圖3所示。 結(jié)合上述實驗步驟，請你完成下列任務(wù)： （1）在下列儀器和器材中，還需要使用的有____________和___________(填選項前的字母)。 A．電壓合適的50 Hz交流電源 B．電壓可調(diào)的直流電源 C．刻度尺 D．秒表 E．天平(含砝碼) （2）在圖3中已標出計數(shù)點A、B、D、E對應(yīng)的坐標點，請在該圖中標出計數(shù)點C對應(yīng)的坐標點，并畫出v-t圖像_____________。 （3）觀察v-t圖像，可以判斷小車做勻變速直線運動，其依據(jù)是___________。v-t圖像斜率的物理意義是______________________。 （4）描繪v-t圖像前，還不知道小車是否做勻變速直線運動。用平均速度表示各計數(shù)點的瞬時速度，從理論上講，對△t的要求是______（選填“越小越好”或“與大小無關(guān)”)；從實驗的角度看，選取的△x大小與速度測量的誤差______(選填“有關(guān)”或“無關(guān)”)。 （5）早在16世紀末，伽利略就猜想落體運動的速度應(yīng)該是均勻變化的。當時只能靠滴水計時，為此他設(shè)計了如圖4所示的“斜面實驗”，反復(fù)做了上百次，驗證了他的猜想。請你結(jié)合勻變速直線運動的知識，分析說明如何利用伽利略“斜面實驗”檢驗小球的速度是隨時間均勻變化的_____________________。 【答案】 AC如圖所示： 小車的速度隨時間均勻變化 加速度越小越好有關(guān)如果小球的初速度為0，其速度，那么它通過的位移x∝t2。因此，只要測量小球通過不同位移所用的時間，就可以檢驗小球的速度是否隨時間均勻變化。 其中C點的橫坐標為3T，縱坐標為 （3）結(jié)合圖像可以看出小球速度隨時間均勻變化，所以小球做勻加速運動，圖像的斜率代表了運動時的加速度 點睛：本題考查了速度與與時間得關(guān)系，速度沒有辦法直接測量，所以要利用物理關(guān)系轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)換成我們能夠測量的量，然后在來驗證速度與時間得關(guān)系。