云南省德宏州潞西市芒市中学2014高中物理 2.1 实验 探究小车速度随时间变化的规律教学设计 新人教版必修1

物 理必修1
第二章
匀变速直线运动的研究
知识点：实验练习
1．(多选)关于“探究小车速度随时间变化的规律”的实验操作，下列说法错误 的是( ) A．长木板不能一端高一端低 B．在释放小车前，小车应紧靠在打点计时器上 C．应先接通电源，待打点计时器开始打点后再放小车 D．要在小车到达定滑轮前使小车停止运动
•把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适 的钩码，启动电源，然后放开小车，让小车拖着纸带运动， 打完一条后，关闭电源
•换上纸带，重复操作三次
物 理必修1
第二章
匀变速直线运动的研究
知识点：实验数据处理
数据处理(列表、画图)
选择一条较理想的纸带，用平均速度代替瞬时 速度的方法得到各计数点的瞬时速度。
解析： 实验中产生误差是不可避免的，所以得到的点不可能严格地处于一条直线上，会稍有偏差．但 偏差过大的点则可能是实验中的失误造成的，作图时应把这样的点舍弃，故选项B、D正确。
答案：
BD
物 理必修1
第二章
匀变速直线运动的研究
知识点：实验练习
4．(多选)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列方法有益于减 小实验误差的是( ) A．把每五个点的时间间隔作为一个周期来选取计数点 B．使小车运动的加速度尽量小些 C．舍去纸带上密集的点，只利用点迹清晰、点间间隔适当的那一部分进行测量 、计算 D．选用各处平整程度、光滑程度相同的长木板做实验 解析： 选取计数点可以使测量和计算的相邻点间的间隔增大，在用刻度尺测量 这些点间的间隔时，在绝对误差基本相同的情况下，相对误差较小，因此A项正确。 在此实验中，如果小车运动的加速度过小，打出的点很密，长度测量的相对误差较大 ，测量准确度会降低。因此使小车的加速度略大一些较好，如果每五个点取一个计数 点，那么以能在纸带上50 cm长度内清楚地取出7～8个计数点为宜，C项正确。D项是 物体运动加速度不变的前提。 答案： ACD

实验：探究小车速度随时间变化的规律知识集结知识元实验：探究小车速度随时间变化的规律知识讲解一、实验目的用打点计时器研究小车在重物牵引下的运动，探究小车速度随时间的变化规律．二、实验原理1．打点计时器打出的纸带能记录运动物体在不同时刻的位置．2．求纸带上某点的瞬时速度一般用一小段时间内的平均速度代替．3．用描点法画出小车的v-t图象，图线的倾斜程度表示加速度的大小，如果v-t图象是一条倾斜的直线，说明物体的速度是均匀变化的．三、实验器材打点计时器，一端附有滑轮的长木板，小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源．四、实验步骤1．如图所示，把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路．2．把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行，然后把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车的后面．3．把小车停在靠近打点计时器的位置，先接通电源，后释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列小点．4．更换纸带，重复操作两次．5．增减钩码个数，再做两次实验．五、数据处理1．公式法（1）从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开始一些比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个开始点，作为计数始点，以后依次每五个点取一个计数点，并标明0、1、2、3、4…，测量各计数点到0点的距离x，并记录填入表中．位置编号012345时间t/sx/mv/（m∙s-1）（2）分别计算出与所求点相邻的两计数点之间的距离△x1、△x2、△x3…．（3）利用一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度求得各计数点1、2、3、4、5的瞬时速度，填入表格中．2．图象法（1）在坐标纸上建立直角坐标系，横轴表示时间，纵轴表示速度，并根据表格中的数据在坐标系中描点．（2）画一条直线，让这条直线通过尽可能多的点，不在线上的点均匀分布在直线的两侧，偏差比较大的点忽略不计．（3）观察所得到的直线，分析物体的速度随时间的变化规律．六、误差分析产生原因减小方法偶然误差根据纸带测量的位移有误差，从而使根据位移计算的瞬时速度有误差测量各计数点到起始点的距离而不是直接测量相邻计数点间距离系统误差木板的粗糙程度不完全相同尽量选用各处粗糙程度均匀的木板七、注意事项1．开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器．2．先接通电源，等打点稳定后，再释放小车．3．取下纸带前，先断开电源．4．要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞，当小车到达滑轮前及时用手按住它．5．牵引小车的钩码个数要适当，以免加速度过大而使纸带上的点太少，或者加速度太小，而使各段位移无多大差别，从而使测量误差增大，加速度的大小以能在50cm长的纸带上清楚地取得六、七个计数点为宜．6．要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点，一般在纸带上每五个点取一个计数点，即时间间隔为T=0.02s×5=0.10s．要舍掉开头过于密集的点，这样误差小．7．在坐标纸上画v-t图象时，注意坐标轴单位长度的选取要适当，应使图线尽量分布在较大的坐标平面内．例题精讲实验：探究小车速度随时间变化的规律例1.某同学用如图a所示的实验装置研究小车在光滑斜面上匀加速下滑的运动规律．先从斜面高处静止释放小车，随后才开启位移传感器（一种测量物体离开传感器距离的工具，以开启瞬间记为t=0）测量小车与传感器间距S与时间t的关系．但是由于操作失误，本应在计算机屏幕上显示的S-t图象被改为-t图象，实验结果如图b所示．根据此图象．（1）t=0.4s末，物体与传感器间距S=______________．（2）传感器开启瞬间物体运动的速度v0=________________．（3）物体的加速度大小约为______________．（结果均保留两位有效数字）例2.某同学在“用打点计时器测速度”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，如图所示为一次记录小车运动情况的纸带，图中A，B，C，D，E为相邻的记数点，相邻记数点间有四个点未画出来，单位cm．（1）由图判断小车做直线________运动（填加速或减速）．（2）电火花计时器使用________（填交流、直流）电源，电压为__________V．（3）相邻记数点之间的时间间隔T=__________s．（4）计算点C的瞬时速度v C=____________m/s．（5）小车运动的加速度a=____________m/s2．例3.在“探究匀变速直线运动的规律”的实验中，某同学的实验操作如下，请完成相关内容．（1）某同学按如图甲所示安装实验装置并准备开始实验．请指出该同学在实验操作中存在的两处错误：a．____________________________；b．________________________________．（2）该同学经正确操作得到如图乙所示的纸带，取连续的六个点，测得h1、h2、h3、h4、h5．若打点的周期为T，则打E点时速度为v E=_________；若分别计算出各计数点对应的速度数值，并在坐标系中画出v2与h的关系图线，如图丙所示，则小车的加速度a=__________m/s2．当堂练习单选题A．电火花计时器使用6V以下的交流电源B．电磁打点计时器使用6V以下的直流电源C．纸带上点迹密集的地方表明物体的速度较小D．纸带上点迹密集的地方表明相邻点间的时间较短练习2.下列说法中正确的是（）A．使用打点计时器时先接通电源，待打点稳定后再将纸带释放B．必须从第一个点开始选取整条纸带C．选取第一个点记数为0，到第n个点的时间间隔为0.02nD．测相邻计数点间距时应分别逐个的测出每两个计数点间的距离，这样便于记录练习3.用打点计时器研究物体的自由落体运动，得到如图一段纸带，纸带上两相邻点的时间间隔为T，则打B点时物体的瞬时速度v，物体自由落体的重力加速度a计算表达式正确的是（）A．B．a=g C．v=gt D．v=练习4.如图所示是用电磁打点计时器测定小车匀加速直线运动的加速度时得到的一条纸带，测量出AB=1.2cm，AC=3.6cm，AD=7.2cm，计数点A、B、C、D中，每相邻两个计数点之间有四个点未画出，以下说法正确的（）A．电磁打点计时器是只能记录时间而不能记录位移的仪器B．若电源频率f=50Hz，则每相邻的两个计数点之间的时间间隔为0.02sC．打B点时运动物体的速度v B=0.18m/sD．小车运动的加速度是2.4m/s2练习5.某活动小组利用题图装置测当地重力加速度；钢球自由下落过程中，用通过光电门的平均速度表示钢球球心通过光电门的瞬时速度；测出钢球的直径D、钢球挡住两光电门的时间t A、t B及两光电门间的距离h．则当地的重力加速度g为（）A．B．C．D．练习1.在做探究小车速度随时间变化的规律的实验中，某同学操作中有以下实验步骤，其中有错误或遗漏的步骤．（遗漏步骤可编上序号G、H）A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处先放开纸带；再接通电源；B．将打点计时器固定在平板上，并接好电路；C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码；D．取下纸带；E．将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上做匀速运动；F．将纸带固定在小车尾部，并穿过计时器的限位孔；（1）所列步骤中有错误的是_____________________________________________．（2）遗漏的步骤是：______________________________________________．（3）将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序：__________________．练习2.在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用电火花计时器打下的纸带如图所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点图中没有画出，电火花计时器接220V、50Hz交流电源．（1）设电火花计时器的周期为T，计算F点的瞬时速度v F的公式为v F=__________；（2）若电火花计时器的周期为T=0.02s，各个间距的数值如下表，求出物体的加速度a=_________m/s2（结果保留两位有效数字）；（3）如果当时电网中交变电流的实际电压为210V，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比__________（填“偏大”、“偏小”或“不变”）．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图所示，是一条记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，每相邻的两个计数点之间还有4个点没有画出，交流电的频率为50Hz．（结果保留三个有效数字）（1）在打点计时器打B、C、D点时，小车的速度分别为v B=_______m/s；v C=_______m/s；v D=_______m/s．（2）小车的加速度大小为____________．练习4.在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，（1）下列说法正确的是_______A．先释放纸带，再接通电源B．先接通电源，后释放纸带C．纸带上打点越密集说明纸带运动速度越大D．利用打出的纸带可以求出打下某点时纸带的瞬时速度（2）使用电磁打点计时器，选用_________（选填“直流”或“交流”）电源，若频率为50Hz，每隔________s打一个点．某次实验中得到的一条纸带如图所示，从比较清晰的点起，每隔4个点取一个计数点，分别标明0，1，2，3，4．量得x1=30.0mm，x2=36.0mm，x3=42.0mm，x4=48.0mm，则打1和4点之间的平均速度为________m/s，打2这个点时的瞬时速度为__________m/s，小车的加速度为_________m/s2．小明与他的同伴在做探究小车速度随时间变化的规律的实验时，由于他的同伴不太明确该实验的目的及原理，他从实验室里借取了如下器材：（1）下列哪些器材是多余的：__________①电磁打点计时器②天平③低压交流电源④细绳⑤纸带⑥小车⑦钩码⑧秒表⑨一端有滑轮的长木板（2）为达到实验目的，还需要的器材是：__________（3）（双选）在该实验中，下列说法中正确的是________A．打点计时器应固定在长木板上，且靠近滑轮一端B．开始实验时小车应靠近打点计时器一端C．应先接通电源，待打点稳定后再释放小车D．牵引小车的钩码个数越多越好（4）实验得到的一条纸带如图所示．打点计时器电源频率为50Hz，其中相邻的两个计数点还有4个点未画出，则根据纸带，回答下列问题：①相邻两个点之间的时间间隔为_______s②根据纸带上的数据，则计数点1、3时小车对应的速度分别为：v1=_______m/s；v3=________m/s．③据此可求出小车从1到3计数点内的加速度为a=_______m/s2．（本题所有计算结果均保留两位小数）练习6.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图1所示，是一条记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，每相邻的两个计数点之间还有4个点没有画出，交流电的频率为50Hz．（计算结果保留3位有效数字）（1）在打点计时器打B、C、D点时，小车的速度分别为v B=____________m/s；v C=____________m/s；v D=____________m/s．（2）在图2坐标系中画出小车的v-t图象．（3）求出小车的加速度____________．练习7.某同学用如图a所示的实验装置研究小车在光滑斜面上匀加速下滑的运动规律．先从斜面高处静止释放小车，随后才开启位移传感器（一种测量物体离开传感器距离的工具，以开启瞬间记为t=0）测量小车与传感器间距S与时间t的关系．但是由于操作失误，本应在计算机屏幕上显示的S-t图象被改为-t图象，实验结果如图b所示．根据此图象．（1）t=0.4s末，物体与传感器间距S=______________．（2）传感器开启瞬间物体运动的速度v0=________________．（3）物体的加速度大小约为______________．（结果均保留两位有效数字）练习8.某同学在“用打点计时器测速度”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，如图所示为一次记录小车运动情况的纸带，图中A，B，C，D，E为相邻的记数点，相邻记数点间有四个点未画出来，单位cm．（1）由图判断小车做直线________运动（填加速或减速）．（2）电火花计时器使用________（填交流、直流）电源，电压为__________V．（3）相邻记数点之间的时间间隔T=__________s．（4）计算点C的瞬时速度v C=____________m/s．（5）小车运动的加速度a=____________m/s2．练习9.某同学在研究小车运动实验中，获得一条点迹清楚的纸带，实验中使用的是电火花计时器，已知打点计时器使用的电源频率是50Hz，如图所示该同学一共选择ABCDEF六个计数点，并对计数点进行测量，结果记录在图中，单位是cm．（1）实验时下面步骤的先后顺序是________．A．释放纸带B．接通打点计时器电源（2）电火花计时器使用的是__________V的________（填“交流”或者“直流”）电源（3）打点计时器每隔________s打一个计时点，每两个相邻的计数点间的时间间隔是____________s．（4）在打下C点时小车的瞬时速度v C=________m/s（计算结果保留2位有效数字）练习10.某同学在研究小车运动实验中，获得一条点迹清楚的纸带，已知打点计时器每隔0.02s打一个计时点，该同学选择A、B、C、D、E、F六个计数点，对计数点进行测量的结果记录在图中．（1）打点计时器使用电源的频率为________Hz（2）根据实验数据可以判断小车做______________运动（3）C点的瞬时速度大小为_______m/s，AF段位移的大小x为_________cm（4）小车运动的加速度大小为____________m/s2．练习11.下图为接在50Hz低压交流电源上的打点计时器，在纸带做匀加速直线运动时打出的一条纸带，图中所示的是每打5个点所取的记数点，但第3个记数点没有画出．由图数据可求得：（1）该物体的加速度为_________m/s2，（2）第3个记数点与第2个记数点的距离约为_________cm，（3）打第3个点时该物体的速度为_________m/s．（结果保留两位有效数字）练习12.某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间．实验前，将该计时器固定在小车旁，如图（a）所示．实验时，保持桌面水平，先用功率恒定的电动马达牵引着小车由静止开始加速一段时间．再关闭马达，让小车在桌面上自由运动至静止．在小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴，图（b）记录了桌面上连续的6个水滴的位置．（已知滴水计时器每30s内共滴下46个小水滴，且开始计时时滴下的小水滴计为第1滴．）（1）根据图（b）的数据可判断出此过程中滴下的水滴是小车在__________________________时留下的（填“马达牵引着加速”或“关闭马达后在桌面上减速”）．还由图（b）可知，小车在桌面上是____________（填“从右向左”或“从左向右”）运动的．（2）小车运动到图（b）中A点时的速度大小约为____________m/s．（结果均保留2位有效数字）练习13.某同学利用图1装置研究小车的匀变速直线运动．（1）下列实验步骤中必须选择的是________A．调整细线使之与长木板平行B．平衡小车与长木板间的摩擦力C．保证小车的质量远大于钩码的质量D．小车释放前应靠近打点计时器，且应先接通电源再释放小车（2）该同学实验时将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图2所示（每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出）．则打点计时器在打B点时小车的速度v B=____________m/s，小车的加速度a=____________m/s2．（结果均保留两位有效数字）练习14.在“探究匀变速直线运动的规律”的实验中，某同学的实验操作如下，请完成相关内容．（1）某同学按如图甲所示安装实验装置并准备开始实验．请指出该同学在实验操作中存在的两处错误：a．____________________________；b．________________________________．（2）该同学经正确操作得到如图乙所示的纸带，取连续的六个点，测得h1、h2、h3、h4、h5．若打点的周期为T，则打E点时速度为v E=_________；若分别计算出各计数点对应的速度数值，并在坐标系中画出v2与h的关系图线，如图丙所示，则小车的加速度a=__________m/s2．。

云南省德宏州潞西市芒市中学2013-2014学年高一物理下学期期末考试试题文必修和选修模块共同部分卷(70分)选择题（共46分）一、选择题(本题包括10个小题，每小题3分，共30分．每小题所给的四个选项中，只有一个符合题意，选对的得满分，选错或不选的得0分．)1．在研究下述运动时，能把物体看作质点的是( )A．研究地球的自转 B．研究乒乓球的旋转C．欣赏进行花样滑冰运动员的优美动作 D．研究火车从北京运行到上海所用时间2．下列能正确描述等量同种电荷电场线的图示是（）A B C D3.下列关于速度、加速度的描述中，正确的是( )A．物体的速度为零时，加速度也为零B．加速度是描述速度变化快慢的物理量C．物体的速度变化量越大，加速度越大D．加速度又叫做速度的变化量4.两个大小分别为4N、10N的共点力，它们合力的大小可能是( )A.2NB.3NC.15ND.7N5. 一个物体A沿着粗糙的斜面下滑，以下关于物体受到的力说法正确的是( )A．重力、支持力、摩擦力 B．重力、压力、下滑力C．重力、支持力、压力 D．重力、摩擦力、下滑力6.短跑运动员在100m竞赛中，10s末到达终点,则运动员在全程中的平均速度为（）A.10m/sB.9.6m/sC.9m/sD.10.2m/s7. 做匀速圆周运动的物体，下列物理量中不变的是：（）A．向心加速度 B．线速度 C．周期 D．向心力8.关于平抛运动，下列说法正确的是（）A.初速度越大，物体在空中运动的时间越长B.平抛运动是一种匀变速曲线运动C.物体落地时的水平位移与抛出点的高度无关D.物体落地时的水平位移与初速度无关9．如图所示，一个物块在与水平方向成θ=60º，大小为30N的拉力作用下，沿水平面向右运动一段距离2m．在此过程中，拉力F对物块做的功为A．30J B．20J C．35J D．32Jx10．2010年10月1日，嫦娥二号卫星发射成功．嫦娥二号卫星在绕月球做匀速圆周运动的 过程中，卫星距月面的高度为h ，己知月球的质量为M 、半径为R ，万有引力常量为G ， 则卫星绕月球做匀速圆周运动的向心加速度大小为 A ．2h M GB ．2RMG C ．h R M G + D ．2)(h R M G + 二、选择题(本题包括4个小题，每小题4分，共16分．每小题给出的四个选项中有两个选项符合题意，全部选对的得4分，选不全的得2分，有错选或不选的得0分．) 11．如图所示，描述物体做匀速直线运动的是（ ）12.如图所示，B 表示磁感应强度，I 表示通电直导线的电流，F 表示安培力，正确的是（ ）13.在下列运动中，物体机械能守恒的是（不计空气阻力）（ ）A ．在真空管中自由下落的羽毛 B.从树上下落的树叶C ．抛出的钢球做平抛运动 D.物体在水平面上加速运动14.电梯中的弹簧秤上挂着一个物体，可以使弹簧秤读数减小的情况有（ ） A.电梯加速上升 B.电梯减速上升 C.电梯减速下降 D.电梯加速下降非 选 择 题三、实验题(本题包括2个小题，每小题4分，共8分．请把正确答填在答题卡的相应横线上．)15.在探究加速度与力、质量的关系实验中，为了探究“加速度与力的关系”，应保持不变，测量物体在不同力的作用下的加速度，分析加速度与力的关系．某同学通过实验得到如图的a —F 图，则实验结论为 ．16．下图是在《探究小车速度随时间变化的规律》中，用打点计时器打出的一条纸带．图中A 、B 、C 、D 、E 是按打点先后顺序依次选取的计数点，相邻两个计数点间的时间间隔是0.1s 。

第二章第一节实验：探究小车速度随时间变化的规律1. 图象法研究速度随时间变化的规律。

2. 对运动的速度随时间变化规律的探究。

3. 各点瞬时速度的计算。

4. 对实验数据的处理、规律的探究。

5.实验过程：（一）进行实验进行实验前，先回顾上一章是怎样使用打点计时器？探究小车的运动规律解析：把打点计时器固定好，装好纸带。

开启电源，手水平地拉动纸带，纸带上就会打出一行小点。

及时关闭电源。

打点计时器是按间歇工作设计的，所以长期工作可能会因线圈发热而损坏。

这样做是为了保护打点计时器。

阅读课本第34页“进行实验”标题下的两段文字后分组进行讨论实验方案。

实验器材：实验中需要的器材应该有：附有滑轮的长木板，小车，带小钩的细线，钩码，打点计时器，纸带，刻度尺，学生电源，导线等。

实验过程提示：(1) 把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上远离滑轮的一端，连接好电路。

(2) 把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，启动电源，然后放开小车，让小车拖着纸带运动，打完一条后立即关闭电源。

(3) 换上新纸带，重复操作三次。

要求熟练地摆好器材，进行合理、准确的操作，得到一条点迹清晰的纸带。

实验中要“三思而后行”，注意实验逻辑性、合理性及其相关注意事项，而且确保准确。

（二）处理数据我们通过打点计时器得到了若干条纸带，采集了第一手资料，面对打出的纸带如何研究小车的运动呢?怎样选择纸带，如何测量数据，如何设计表格，填写数据(1) 要选择一条最清晰的纸带。

(2) 计时起点是人为选取的，我们可以找一清晰的点开始当作计时的起点。

开始的几个点不清晰，舍去这几个点。

(3) 选一个清晰的点作为计时的起点，以后每五个点选一个计数点，测量相邻计数点之间距离。

为了减小误差，测量距离都从第一个计数点量起。

学生实时测量，教师巡回指导，指出学生中出现的问题。

(4) 测量数据，记录结果。

(5) 计算各点瞬时速度的方法和表格处理方法。