2018-2019學(xué)年高中物理 專題2.1 實(shí)驗(yàn) 探究小車速度隨時(shí)間變化的關(guān)系練習(xí) 新人教版必修1.doc

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2.1 實(shí)驗(yàn) 探究小車速度隨時(shí)間變化的關(guān)系 1．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是高中物理中重要的物理實(shí)驗(yàn)儀器，如圖中甲、乙兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是高中物理實(shí)驗(yàn)中常用的 ， 乙圖是______ 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，所接電源為頻率為50Hz的______ 電源時(shí)填直流或交流，每隔______ s打一次點(diǎn)． 在某次實(shí)驗(yàn)中，物體拖動(dòng)紙帶做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的電源頻率為50Hz，實(shí)驗(yàn)得到的一條紙帶如圖丙所示，紙帶上每相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間都有4個(gè)點(diǎn)未畫出按時(shí)間順序取0、1、2、3、4、5六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)中用直尺量出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0點(diǎn)的距離如圖所示單位： 在計(jì)數(shù)點(diǎn)1所代表的時(shí)刻，紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度為 ______ ，物體的加速度 ______ 保留兩位有效數(shù)字該同學(xué)在測(cè)量的時(shí)候沒(méi)有將計(jì)數(shù)點(diǎn)5的數(shù)值記錄下來(lái)，根據(jù)前面的數(shù)值可以推算出計(jì)數(shù)點(diǎn)5到0點(diǎn)的距離為_(kāi)_____ cm． 【答案】 電火花；交流；0.02；0.18；0.75；14.50 【解析】 點(diǎn)1的瞬時(shí)速度． 因?yàn)?，，，? 可知連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移之差， 根據(jù)，得． ， 所以計(jì)數(shù)點(diǎn)5到0點(diǎn)的距離為． 2．用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可測(cè)紙帶運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和位移。下面是沒(méi)有按操作順序?qū)懙牟煌暾膶?shí)驗(yàn)步驟，按照你對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解，在各步驟空白處填上適當(dāng)?shù)膬?nèi)容，然后按實(shí)際操作的合理步驟，將各步驟的字母代號(hào)順序?qū)懺诳瞻滋帯? A．在電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(gè)接線柱上； B．把電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌子上，讓紙帶穿過(guò)________（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(cè)量從計(jì)時(shí)開(kāi)始點(diǎn)到最后一個(gè)點(diǎn)間的距離Δx； D．切斷電源，取下紙帶，如果共有6個(gè)清晰的點(diǎn)，則這段紙帶記錄的時(shí)間Δt=______； E．打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，再用手水平地拉動(dòng)紙帶，紙帶上打下一系列小點(diǎn)； F．利用公式計(jì)算紙帶運(yùn)動(dòng)的平均速度。 實(shí)驗(yàn)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(diǎn)睛】 要熟練正確的使用基本實(shí)驗(yàn)儀器，并能正確進(jìn)行誤差分析，對(duì)于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)要加強(qiáng)動(dòng)手操作能力，知道兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的區(qū)別，正確使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器． 3．某同學(xué)做“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶如圖所示，在紙帶上依次選出7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，分別標(biāo)記為O、A、B、C、D、E和F，每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間時(shí)間間隔為T，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率是50 Hz。測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)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(diǎn)時(shí)紙帶的速度表達(dá)式為vD=__________，速度值vD=_______m/s（保留三位有效數(shù)字）。 （2）請(qǐng)根據(jù)以上數(shù)據(jù)在如圖所示的坐標(biāo)紙上作出小車運(yùn)動(dòng)的v–t圖象__________。 （3）由v–t圖象知小車在做____________運(yùn)動(dòng)。 【答案】 ；0.280；勻加速直線 【解析】 正確描點(diǎn)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(yùn)動(dòng)。 4．(1)在做“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，給你以下器材：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、電池組、紙帶、復(fù)寫紙、小車、鉤碼、細(xì)繩、一端附有定滑輪的長(zhǎng)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(shí)間變化的規(guī)律”這一實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是________。 A．長(zhǎng)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(diǎn)計(jì)時(shí)器處 C．應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放小車 D．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接在低壓直流電源上 E.小車運(yùn)動(dòng)時(shí)要保持紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(diǎn)睛】 正確解答本題需要掌握打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用以及簡(jiǎn)單構(gòu)造等，明確《探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律》實(shí)驗(yàn)中一些簡(jiǎn)單操作細(xì)節(jié)、實(shí)驗(yàn)的過(guò)程和步驟等． 5．做變速運(yùn)動(dòng)的小車，牽引一條紙帶通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，交流電源的頻率是50Hz，由紙帶上打出的某一點(diǎn)開(kāi)始，每5個(gè)點(diǎn)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(biāo)系中。 （1）本實(shí)驗(yàn)中運(yùn)動(dòng)的小車，相鄰相等時(shí)間內(nèi)位移存在某種關(guān)系，請(qǐng)你仔細(xì)研究圖像，找出這一關(guān)系； （2）請(qǐng)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(biāo)紙帶每段位移的大小，可知在相鄰相等時(shí)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(shí)間軸，以紙帶的寬度表示相等的時(shí)間間隔T=0.1s，每段紙帶最上端中點(diǎn)對(duì)應(yīng)v軸上的速度恰好表示每段時(shí)間的中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，即vn=yn/T；因此可以用紙帶的長(zhǎng)度表示每小段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，將紙帶上端中間各點(diǎn)連接起來(lái)，可得到v-t圖象，如圖所示． （3）根據(jù)△y=aT2得：小車加速度． 【點(diǎn)睛】 解決本題的關(guān)鍵掌握勻加速直線運(yùn)動(dòng)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度．以及掌握在相鄰的相等時(shí)間內(nèi)的位移之差是一恒量，△x=aT2． 6．用圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律。 主要實(shí)驗(yàn)步驟如下： a．安裝好實(shí)驗(yàn)器材。接通電源后，讓拖著紙帶的小車沿長(zhǎng)木板運(yùn)動(dòng)，重復(fù)幾次。 b．選出一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，找一個(gè)合適的點(diǎn)當(dāng)作計(jì)時(shí)起點(diǎn)O（t=0），然后每隔相同的時(shí)間間隔T選取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，如圖2中A、B、C、D、E、F……所示。 c．通過(guò)測(cè)量、計(jì)算可以得到在打A、B、C、D、E……點(diǎn)時(shí)小車的速度，分別記作v1、v2、v3、v4、v5…… d．以速度v為縱軸、時(shí)間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系，在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，如圖3所示。 結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)步驟，請(qǐng)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(xiàng)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(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、D、E對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，請(qǐng)?jiān)谠搱D中標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)C對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，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(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)。用平均速度表示各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度，從理論上講，對(duì)△t的要求是______（選填“越小越好”或“與大小無(wú)關(guān)”)；從實(shí)驗(yàn)的角度看，選取的△x大小與速度測(cè)量的誤差______(選填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”)。 （5）早在16世紀(jì)末，伽利略就猜想落體運(yùn)動(dòng)的速度應(yīng)該是均勻變化的。當(dāng)時(shí)只能靠滴水計(jì)時(shí)，為此他設(shè)計(jì)了如圖4所示的“斜面實(shí)驗(yàn)”，反復(fù)做了上百次，驗(yàn)證了他的猜想。請(qǐng)你結(jié)合勻變速直線運(yùn)動(dòng)的知識(shí)，分析說(shuō)明如何利用伽利略“斜面實(shí)驗(yàn)”檢驗(yàn)小球的速度是隨時(shí)間均勻變化的_____________________。 【答案】 AC如圖所示： 小車的速度隨時(shí)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(guò)的位移x∝t2。因此，只要測(cè)量小球通過(guò)不同位移所用的時(shí)間，就可以檢驗(yàn)小球的速度是否隨時(shí)間均勻變化。 其中C點(diǎn)的橫坐標(biāo)為3T，縱坐標(biāo)為 （3）結(jié)合圖像可以看出小球速度隨時(shí)間均勻變化，所以小球做勻加速運(yùn)動(dòng)，圖像的斜率代表了運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度 點(diǎn)睛：本題考查了速度與與時(shí)間得關(guān)系，速度沒(méi)有辦法直接測(cè)量，所以要利用物理關(guān)系轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)換成我們能夠測(cè)量的量，然后在來(lái)驗(yàn)證速度與時(shí)間得關(guān)系。