高考物理一轮复习实验1探究小车速度随时间变化的规律夯基提能作业本03092100.docx
物理一轮复习：实验一 探究小车速度随时间变化的规律(含详解))
xn＋xn＋1
时速度，即 vn＝
来计算。
2T
2．利用纸带求物体加速度的两种方法
(1)逐差法
根据 x4－x1＝x 5－x2＝x 6－x3＝3aT2(T 为相邻计数点之间的时间间隔)，求
x4－x1
x5－x2
x6－x3
a1＋a2＋a3
出 a1＝
，a2＝
，a 3＝
，然后取平均值，a＝
2
22Leabharlann 3T3T3T
3
x4＋x5＋x6－（x1＋x2＋x3）
用纸带，在测量物体速度时，先接通打点计时器的电源，后让物体运动，
故 B 正确；由 T ＝
1
f
可知，使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越
小，故 C 正确；打点的时间间隔与电压无关，故 D 错误。
答案：(1)220
交流
(2)左 (3)0.23
0.40
(4)偏小
(5)BC
2．(2023·全国甲卷)某同学利用如图(a)所示的实验装置探究物体做直线
。
2T
数据处理
3．记录小车在几个时刻的瞬时速度，在直角坐标系中作出 v t 图像。
小车运动的 v t 图像是一条倾斜的直线，可以得出结论：小车的速度随
时间均匀变化。
实验02步——透析常见考法，明确常考点
类型一
教材原型实验
1．由纸带计算某点的瞬时速度
根据匀变速直线运动某段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬
填到表中，小车发生对应位移所用时间和平均速度分别为Δt 和 v 。表
中ΔxAD＝________ cm， v
＝________ cm/s。
AD
位移区间
AB
第1章 实验一 探究小车速度随时间变化的规律 2023年高考物理一轮复习(新高考新教材)
实验一 探究小车速度随时间变化的规律目标要求 1.会正确使用打点计时器，学会利用纸带上的点迹求物体的速度和加速度.2.掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法．实验技能储备一、打点计时器1．作用：计时仪器，当所用交变电源的频率f ＝50 Hz 时，每隔0.02 s 打一次点． 2．结构(1)电磁打点计时器(如图)(2)电火花计时器(如图)3．工作条件：⎩⎪⎨⎪⎧电磁打点计时器：8 V 交变电源电火花计时器：220 V 交变电源二、实验：探究小车速度随时间变化的规律 1．实验器材电火花计时器(或电磁打点计时器)、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、槽码、刻度尺、导线、交变电源． 2．实验过程(1)按照实验装置，把打点计时器固定在长木板无滑轮的一端，接好电源；(2)把一细绳系在小车上，细绳绕过滑轮，下端挂合适的槽码，纸带穿过打点计时器，固定在小车后面；(3)把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，后放开小车；(4)小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带；(5)更换纸带重复实验三次，选择一条比较理想的纸带进行测量、分析． 3．数据处理(1)求物体的速度与加速度①利用平均速度求瞬时速度：v n ＝x n ＋x n ＋12T ＝d n ＋1－d n －12T .②利用逐差法求解平均加速度a 1＝x 4－x 13T 2，a 2＝x 5－x 23T 2，a 3＝x 6－x 33T 2⇒a ＝a 1＋a 2＋a 33＝(x 4＋x 5＋x 6)－(x 1＋x 2＋x 3)9T 2. ③利用速度—时间图像求加速度a ．作出速度—时间图像，通过图像的斜率求解物体的加速度；b ．剪下相邻计数点的纸带紧排在一起求解加速度． (2)依据纸带判断物体是否做匀变速直线运动 ①x 1、x 2、x 3…x n 是相邻两计数点间的距离．②Δx 是两个连续相等的时间内的位移差：Δx 1＝x 2－x 1，Δx 2＝x 3－x 2，…. ③若Δx 等于恒量(aT 2)，则说明小车做匀变速直线运动．④Δx ＝aT 2，只要小车做匀变速直线运动，它在任意两个连续相等的时间间隔内的位移之差就一定相等． 4．注意事项(1)平行：纸带、细绳要与长木板平行．(2)两先两后：实验中应先接通电源，后让小车运动；实验完毕应先断开电源，后取下纸带． (3)防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止槽码落地及小车与滑轮相撞． (4)减小误差：小车的加速度应适当大些，可以减小长度测量的相对误差，加速度大小以能在约50 cm 的纸带上清楚地取出6～7个计数点为宜． (5)小车从靠近打点计时器位置释放． 5．误差分析(1)纸带运动时摩擦力不均匀，打点不稳定引起误差． (2)计数点间距测量有偶然误差． (3)作图有误差．考点一 教材原型实验例1 (2019·全国卷Ⅰ·22)某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行探究．物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图所示．已知打点计时器所用交流电的频率为50 Hz ，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出．在A 、B 、C 、D 、E 五个点中，打点计时器最先打出的是_____点．在打出C 点时物块的速度大小为_____ m/s(保留3位有效数字)；物块下滑的加速度大小为________ m/s 2(保留2位有效数字)．答案 A 0.233 0.75解析 根据题述，物块加速下滑，在A 、B 、C 、D 、E 五个点中，打点计时器最先打出的是A 点．根据刻度尺读数规则可读出，B 点对应的刻度为1.20 cm ，C 点对应的刻度为3.15 cm ，D 点对应的刻度为5.85 cm ，E 点对应的刻度为9.30 cm ，AB ＝1.20 cm ，BC ＝1.95 cm ，CD ＝ 2.70 cm ，DE ＝3.45 cm.两个相邻计数点之间的时间间隔T ＝5×150 s ＝0.10 s ，根据做匀变速直线运动的质点在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度可得，打出C 点时物 块的速度大小为v C ＝BC ＋CD 2T ≈0.233 m/s.由逐差法可得a ＝CD ＋DE －(AB ＋BC )4T 2，解得a ＝0.75 m/s 2.例2 (2018·北京卷·21改编)用图甲所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律．主要实验步骤如下：a ．安装好实验器材，接通电源后，让拖着纸带的小车沿长木板运动，重复几次．b ．选出一条点迹清晰的纸带，找一个合适的点当作计时起点O (t ＝0)，然后每隔相同的时间间隔T 选取一个计数点，如图乙中A 、B 、C 、D 、E 、F ……所示．c ．通过测量、计算可以得到在打A 、B 、C 、D 、E ……点时小车的速度，分别记作v 1、v 2、v 3、v 4、v 5……d ．以速度v 为纵轴、时间t 为横轴建立直角坐标系，在坐标纸上描点，如图丙所示．结合上述实验步骤，请你完成下列任务：(1)在下列仪器和器材中，还需要使用的有________和________(填选项前的字母)． A ．电压合适的50 Hz 交变电源 B ．电压可调的直流电源 C ．刻度尺 D ．秒表 E ．天平(含砝码)(2)在图中已标出计数点A 、B 、D 、E 对应的坐标点，请在该图中标出计数点C 对应的坐标点，并画出v －t 图像．(3)观察v －t 图像，可以判断小车做匀变速直线运动，其依据是________________．v －t 图像斜率的物理意义是__________________．(4)描绘v －t 图像前，还不知道小车是否做匀变速直线运动．用平均速度ΔxΔt 表示各计数点的瞬时速度，从理论上讲，对Δt 的要求是________(选填“越小越好”或“与大小无关”)；从实验的角度看，选取的Δx 大小与速度测量的误差________(选填“有关”或“无关”)． 答案 (1)A C (2)如图所示(3)小车的速度随时间均匀变化 加速度 (4)越小越好 有关解析 (1)打点计时器使用的是交变电源，故选A ，不选B ；相邻打点间的时间是已知的，故不选D ；计数点间的距离需要用刻度尺测量，故选C ；由于不需要知道小车和重物的质量，故不需要天平(含砝码)，故不选E.(2)连线时要让尽量多的点在一条直线上，其他点均匀地分布在直线两侧．(3)可以依据v －t 图像是倾斜的直线(斜率一定)，即小车的速度随时间均匀变化，判断出小车做匀变速直线运动；v －t 图像的斜率表示加速度．(4)严格地讲，Δx Δt 表示的是Δt 内的平均速度，只有当Δt 趋近于0时，ΔxΔt 才表示瞬时速度，因此若用ΔxΔt 表示各计数点的瞬时速度，对Δt 的要求是越小越好；从实验的角度看，选取的Δx越小，用ΔxΔt 计算得到的平均速度越接近计数点的瞬时速度，但Δx 过小，测量误差增大，因此选取的Δx 大小与速度测量的误差有关．考点二 探索创新实验对本实验的改进创新的方法1．实验器材的改进及速度的测量方法(如图)2．获得加速度方法的改进靠重物的拉力获得加速度―→长木板倾斜靠重力获得加速度，如图甲、乙所示．3．用频闪照相的方法、滴水法或光电计时器代替打点计时器．通过以上装置的改进能最大限度地减少因长木板和打点计时器的限位孔的阻力而导致的小车加速度不恒定，使小车尽可能做匀加速直线运动，以提高实验的精确度． 例3 (2020·海南卷·14(2))某同学用如图(a)所示的装置测量重力加速度．实验器材：有机玻璃条(白色是透光部分，黑色是宽度均为d ＝1.00 cm 的挡光片)，铁架台，数字计时器(含光电门)，刻度尺．主要实验过程如下：(1)将光电门安装在铁架台上，下方放置承接玻璃条下落的缓冲物；(2)用刻度尺测量两挡光片间的距离，刻度尺的示数如图(b)所示，读出两挡光片间的距离L ＝________ cm ；(3)手提玻璃条上端使它静止在________方向上，让光电门的光束从玻璃条下端的透光部分通过；(4)让玻璃条自由下落，测得两次挡光的时间分别为t 1＝10.003 ms 和t 2＝5.000 ms ； (5)根据以上测量的数据计算出重力加速度g ＝________ m/s 2(结果保留三位有效数字)． 答案 (2)15.40 (3)竖直 (5)9.74 解析 (2)两挡光片间的距离 L ＝15.40 cm －0 cm ＝15.40 cm(3)手提玻璃条上端使它静止在竖直方向上，让光电门的光束从玻璃条下端的透光部分通过． (5)玻璃条下部挡光条通过光电门时玻璃条的速度为 v 1＝dt 1＝1.00×10－210.003×10－3m/s ≈1 m/s玻璃条上部挡光条通过光电门时玻璃条的速度为v 2＝d t 2＝1.00×10－25.000×10－3m/s ＝2 m/s根据速度位移公式有v 22－v 12＝2gL 代入数据解得加速度g ＝v 22－v 122L≈9.74 m/s 2.例4 (2017·全国卷Ⅱ·22)某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系．使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器．实验步骤如下：①如图(a)，将光电门固定在斜面下端附近，将一挡光片安装在滑块上，记下挡光片前端相对于斜面的位置，令滑块从斜面上方由静止开始下滑；②当滑块上的挡光片经过光电门时，用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间Δt ； ③用Δs 表示挡光片沿运动方向的长度[如图(b)所示]，v 表示滑块在挡光片遮住光线的Δt 时间内的平均速度大小，求出v ；④将另一挡光片换到滑块上，使滑块上的挡光片前端与①中的位置相同，令滑块由静止开始下滑，重复步骤②、③； ⑤多次重复步骤④；⑥利用实验中得到的数据作出v －Δt 图，如图(c)所示． 完成下列填空：(1)用a 表示滑块下滑的加速度大小，用v A 表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小，则v 与v A 、a 和Δt 的关系式为 v ＝________.(2)由图(c)可求得v A ＝______ cm/s ，a ＝______ cm/s 2.(结果保留3位有效数字) 答案 (1)v A ＋12a Δt (2)52.1 16.6(16.4～16.8均可)解析 (1)设挡光片末端到达光电门的速度为v ，则由速度时间关系可知：v ＝v A ＋a Δt ，且v ＝v A ＋v2联立解得：v ＝v A ＋12a Δt ；(2)由题图(c)可读出v A ≈52.1 cm/s ，图线的斜率k ＝12a ＝53.6－52.4(180－35)×10－3 cm/s 2≈8.28 cm/s 2， 即a ≈16.6 cm/s 2.例5 某实验小组用频闪照相方法来研究物块的变速运动．在一小物块沿斜面向下运动的过程中，用频闪相机拍摄的不同时刻物块的位置如图所示，拍摄时频闪频率是10 Hz ；通过斜面上固定的刻度尺(最小分度为1 mm)读取的5个连续影像的读数依次为x O 、x A 、x B 、x C 、x D .x O x A x B x C x D 5.1 cm15.86 cm30.91 cm50.25 cm73.90 cm根据表中数据，完成下列填空：(1)以上哪个数据不符合刻度尺读数要求________(选填x O 、x A ……)； (2)物块到达B 点时的速度v B 为________ m/s(保留3位有效数字)；(3)请充分利用数据计算出物块的加速度a 为________ m/s 2(保留3位有效数字)． 答案 (1)x O (2)1.72 (3)4.30解析 (1)由于刻度尺的最小分度为0.1 cm ，读数需要估读，则x O 不符合刻度尺读数要求． (2)由于B 点是A 、C 两点的中间时刻，所以v B ＝x C －x A 2T ＝(50.25－15.86)×10－22×0.1 m/s ≈1.72 m/s(3)由逐差法得物块的加速度大小为a ＝x BD －x OB 4T 2＝73.90－30.91－(30.91－5.10)4×0.12×10－2 m/s 2≈ 4.30 m/s 2.课时精练1．用电火花计时器研究匀变速直线运动的实验中，某同学打出了如图所示的一条纸带．(1)电火花计时器使用的是________ V 的________(填“直流”或“交变”)电源；计时器打点的时间间隔为0.02 s ，每隔4个点取1个计数点，依次得到了O 、A 、B 、C 、D 几个计数点． (2)小车由静止开始运动，则纸带的________(填“左”或“右”)端与小车相连；(3)用刻度尺量得OA ＝1.20 cm ，OB ＝2.80 cm ，OC ＝5.80 cm ，OD ＝7.20 cm ，打B 点时纸带的速度大小为________ m/s ，纸带运动的加速度大小为________ m/s 2；(4)如果当时电网中交变电流的频率变大，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值比实际值________(填“偏大”或“偏小”)；(5)关于打点计时器的使用，下列说法正确的是________． A ．电磁打点计时器使用的是8 V 的直流电源B ．在测量物体速度时，先接通打点计时器的电源，后让物体运动C ．使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越小D ．电源的电压越高，打点的时间间隔就越小答案 (1)220 交变 (2)左 (3)0.23 0.40 (4)偏小 (5)BC 解析 (1)电火花计时器使用220 V 的交变电源；(2)小车从静止开始做加速运动，相邻计数点间距变大，可知，小车与纸带的左端相连； (3)打B 点时纸带的速度v B ＝OC －OA 2T ＝5.80－1.202×0.1×10－2 m/s ＝0.23 m/s由逐差法得加速度大小为a ＝BD －OB 4T 2＝(7.20－2.80)－2.804×0.12×10－2 m/s 2＝0.40 m/s 2 (4)如果在实验中，交流电的频率变大，那么实际打点周期变小，根据运动学公式Δx ＝aT 2得，测量的加速度值与真实的加速度值相比是偏小；(5)电磁打点计时器使用的是8 V 的交变电源，故A 错误；为了充分利用纸带，在测量物体速度时，先接通打点计时器的电源，后让物体运动，故B 正确；由T ＝1f 可知，使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越小，故C 正确；打点的时间间隔与电压无关，故D 错误． 2．(2022·浙江省高三模拟)某同学利用图甲所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律．物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上(未到达滑轮处)．从纸带上选取便于测量的部分，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图乙所示．(1)实验中除了打点计时器外，下列还需要用到的测量器材是________． A ．游标卡尺 B ．秒表 C ．毫米刻度尺D ．托盘天平(2)通过分析纸带上的数据，可判断物块开始减速的时刻位于________． A ．计数点5和6之间某时刻 B ．计数点6和7之间某时刻 C ．计数点7和8之间某时刻(3)若打点计时器所接电源的频率为50 Hz ，计数点5对应的速度大小为________ m/s ，计数点6对应的速度大小为________ m/s.(均保留三位有效数字) 答案 (1)C (2)B (3)1.00 1.20解析 (1)本实验需要根据纸带上的数据计算物块的速度，故需要用到刻度尺测量点距，C 正确．(2)从题图乙可以看出，物块从计数点1开始加速，相邻相等的时间间隔的位移差大约为2 cm ，而第6个到第7个计数点间的距离与第5个到第6个计数点间的距离相比增加了1.27 cm ，故开始减速的时刻位于计数点6和7之间某时刻，B 正确． (3)相邻计数点的时间间隔T ＝0.1 s ，则计数点5对应的速度v 5＝x 462T ＝(9.00＋11.01)×10－22×0.1m/s ≈1.00 m/s由逐差法可得匀加速阶段的加速度大小为 a ＝x 46－x 244T 2＝(9.00＋11.01－5.01－7.01)×10－24×0.12 m/s 2 ≈2.00 m/s 2因而v6＝v5＋aT＝1.20 m/s.3.(2020·江苏卷·11)疫情期间“停课不停学”，小明同学在家自主开展实验探究．用手机拍摄物体自由下落的视频，得到分帧图片，利用图片中小球的位置来测量当地的重力加速度，实验装置如图甲所示．(1)家中有乒乓球、小塑料球和小钢球，其中最适合用作实验中下落物体的是________．(2)下列主要操作步骤的正确顺序是________．(填写各步骤前的序号)①把刻度尺竖直固定在墙上②捏住小球，从刻度尺旁静止释放③手机固定在三角架上，调整好手机镜头的位置④打开手机摄像功能，开始摄像(3)停止摄像，从视频中截取三帧图片，图片中的小球和刻度如图乙所示．已知所截取的图片相邻两帧之间的时间间隔为16s，刻度尺的分度值是1 mm，由此测得重力加速度为_____ m/s2.(4)在某次实验中，小明释放小球时手稍有晃动，视频显示小球下落时偏离了竖直方向．从该视频中截取图片，________(选填“仍能”或“不能”)用(3)问中的方法测出重力加速度．答案(1)小钢球(2)①③④②(3)9.6(9.5～9.7均可)(4)仍能解析(2)安装好器材后，先打开手机摄像功能，再由静止释放小球．这类似于使用打点计时器时先接通电源，再释放纸带，故顺序是①③④②.(3)由题图乙读得x1＝2.50 cm，x2＝26.50 cm，x3＝77.20 cm，由(x3－x2)－(x2－x1)＝gT2，T＝16s，解得g≈9.6 m/s2.(4)释放时手抖动，导致小球的运动偏离了竖直方向，但在小球下落过程中，小球竖直分运动仍然是加速度为重力加速度g的运动，故仍能用(3)问中的方法测出重力加速度．4．如图甲，用电磁打点计时器测定物体做自由下落运动时的加速度，实验打出一条较长纸带，一同学在该纸带上截取了不同位置的(a)(b)(c)(d)四段进行测量处理，每段纸带上有三个计时点，按顺序依次编号为0～11，测量结果如图乙所示．所用电源频率为50 Hz.(1)5、6两点之间撕掉了________个计时点；(2)通过对四段纸带的计算分析，下述判断比较接近事实的是________．A．物体开始下落时的加速度最接近重力加速度B．当地的重力加速度约为9.56 m/s2C．随物体速度的增大当地重力加速度减小D．实验中物体所受阻力不可忽略答案(1)1(2)AD解析(1)由Δx＝x m－x n＝(m－n)aT2可估算(m－n)＝ΔxaT2＝(3.70－2.54)×10－29.8×0.022≈3即5、7计时点之间有3个T时间段，两个计时点(包括6点)，如图所示，故5、6之间有1个计时点．(2)设四段对应加速度分别为g1、g2、g3、g4，则由Δx＝gT2得g1＝g2＝9.75 m/s2、g3＝9.5 m/s2、g4＝9.25 m/s2.由此可见，开始下落时物体的加速度最接近重力加速度，A正确；随物体速度增大，加速度明显减小，说明所受阻力明显增大，因此当地重力加速度应大于且更接近9.75 m/s 2，B 错误；当地重力加速度是不变的，C 错误；由于加速度减小明显，阻力不可忽略，D 正确．5.某物理小组利用图甲所示的装置测当地的重力加速度g ，在铁架台上安装两个光电门，光电门1固定，光电门2可上下移动．将电磁铁通电，小铁球静止在电磁铁下端，调整两光电门的位置，让电磁铁断电后，小球沿竖直线通过两个光电门，光电计时器能记录小铁球从光电门1运动至光电门2的时间t .(1)用游标卡尺测量小铁球的直径，测量结果如图乙所示，则小铁球的直径D ＝________ cm ；(2)使小铁球由静止下落，用铁架台上的固定刻度尺测出两个光电门之间的距离h ，及对应的运动时间t .保证光电门1的位置不变，多次改变光电门2的高度，并测出多组h 和t ，以h t为纵坐标，以t 为横坐标，作出h t－t 的关系图线如图丙，不考虑小铁球直径对实验的影响，则纵截距的含义是________________________；当地重力加速度的测量值g ＝________ m/s 2(结果保留两位有效数字)．(3)如果考虑空气阻力对实验的影响，则重力加速度的测量值与真实值相比________(填“偏小”“相等”或“偏大”)．答案 (1)1.000 (2)小铁球经过光电门1时的速度 9.7 (3)偏小解析 (1)游标卡尺的精确度为0.05 mm ；游标卡尺的主尺读数为10 mm ，游标尺读数为0.05×0 mm ＝0.00 mm ，则小铁球的直径D ＝10 mm ＋0.00 mm＝10.00 mm ＝1.000 cm ；(2)设小铁球经过光电门1的速度为v 1，根据位移－时间公式则有h ＝v 1t ＋12gt 2，变形得h t ＝v 1＋12gt 由此可知纵截距的含义是小铁球经过光电门1时的速度，斜率为k ＝12g 结合图像可得g ＝2k ＝2×2.76－2.030.15m/s 2 ≈9.7 m/s 2(3)如果考虑空气阻力对实验的影响，实际小铁球下落的加速度变小，则测得的重力加速度偏小．。
2024高考物理一轮复习专题练习及解析—实验一：探究小车速度随时间变化的规律
2024高考物理一轮复习专题练习及解析—实验一：探究小车速度随时间变化的规律1．用电火花计时器研究匀变速直线运动的实验中，某同学打出了如图所示的一条纸带．(1)电火花计时器使用的是____________V的________(填“直流”或“交变”)电源；计时器打点的时间间隔为0.02s，每隔4个点取1个计数点，依次得到了O、A、B、C、D几个计数点；(2)小车由静止开始运动，则纸带的________(填“左”或“右”)端与小车相连；(3)用刻度尺量得OA＝1.20cm，OB＝2.80cm，OC＝4.80cm，OD＝7.20cm，打B点时纸带的速度大小为________m/s，纸带运动的加速度大小为________m/s2；(4)如果当时电网中交变电流的频率变大，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值比实际值________(选填“偏大”或“偏小”)；如果当时电网中交变电流的电压变成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____________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)；(5)关于打点计时器的使用，下列说法正确的是________．A．电磁打点计时器使用的是8V的直流电源B．在测量物体速度时，先接通打点计时器的电源，后让物体运动C．使用的电源频率越高，打点的时间间隔越小D．电源的电压越高，打点的时间间隔就越小2．某实验小组用图甲所示的装置测量自由落体运动的加速度，其操作步骤如下：A ．按照图甲的装置安装实验器材；B ．将电火花计时器接到学生电源的“8V 交流输出”挡位上；C ．先释放纸带，之后闭合开关接通电源，打出一条纸带；D ．多次正确进行实验，从打出的纸带中选取较理想的一条如图乙所示，取连续的计时点1、2、3、4、…，测得点1到点2、3、4、…的距离分别为h 1、h 2、h 3、…；E ．根据测量的数据算出重力加速度．(1)上述步骤中有错误的是____________(填相应步骤前的字母)；(2)若从打点1时开始计时，点2、3、4、…对应时刻分别为t 1、t 2、t 3、…，求得v 2＝h 1t 1、v 3＝h 2t 2、v 4＝h 3t 3、…，作出v －t 图像如图丙所示，图线的斜率为k ，在纵轴上的截距为b ，可知打下点1时重物的速度v 1＝________，当地的重力加速度g ＝________.3.(2020·江苏卷·11改编)网课期间，小明同学在家自主开展实验探究．用手机拍摄物体自由下落的视频，得到分帧图片，利用图片中小球的位置来测量当地的重力加速度，实验装置如图甲所示．(1)家中有乒乓球、小塑料球和小钢球，其中最适合用作实验中下落物体的是________．(2)下列主要操作步骤的正确顺序是________．(填写各步骤前的序号)①把刻度尺竖直固定在墙上②捏住小球，从刻度尺旁静止释放③手机固定在三脚架上，调整好手机镜头的位置④打开手机摄像功能，开始摄像(3)停止摄像，从视频中截取三帧图片，图片中的小球和刻度如图乙所示．已知所截取的图片相邻两帧之间的时间间隔为16s，刻度尺的分度值是1mm，由此测得重力加速度为________m/s2.(4)在某次实验中，小明释放小球时手稍有晃动，视频显示小球下落时偏离了竖直方向．从该视频中截取图片，________(填“仍能”或“不能”)用(3)问中的方法测出重力加速度．4．(2023·湖北省高三联考)某同学利用如图甲所示的装置测量滑块运动的加速度，采用如下步骤完成实验：①用游标卡尺测量挡光片的宽度d；②用毫米刻度尺测量挡光片到光电门的距离x；③由静止释放滑块，记录数字计时器显示的挡光片挡光时间t；④多次改变x，测出所对应的挡光时间t；⑤以1t2为纵坐标，x为横坐标，作图像1t2－x，得出一条过坐标原点的直线如图乙所示，测得其斜率为k；⑥根据实验数据和图像，计算滑块运动的加速度a.根据上述的实验步骤，请回答：(1)用游标卡尺测量挡光片宽度时，示数如图丙所示，则挡光片的宽度d＝________ mm；(2)滑块通过光电门时的速度大小v＝________(用实验中所测物理量符号表示)；(3)滑块运动的加速度大小a＝________(用k、d表示)．5．(2023·北京市师范大学附属中学高三月考)小涵利用打点计时器探究小车速度随时间变化的规律．(1)利用打点计时器完成实验的过程中，要使用________电源(选填“交变”或“直流”)，打点计时器频率为50Hz，则在纸带上直接打出的相邻两个计时点间的时间间隔为________s．若小车做加速运动，则图中纸带的__________(选填“左”或“右”)端与小车相连．(2)得到纸带后，小涵每隔4个计时点取1个计数点，把刻度尺的零刻线对准某个点，读出各个计数点对应的刻度值(x n)，并用某个计数点前后两个计数点间的平均速度代表这个计数点的瞬时速度(v n)，记录在下面的表格中．各计数点刻度值x n(cm)x0x1x2x3x4x5x6 5.009.0114.0220.026.9835.0143.90各计数点对应的时刻t n(s)0A小车在各计数点的瞬时速度v n(m/s)/B/a.在对各计数点刻度值x n的记录中，一定有错误的是________(选填“x0”“x1”“x2”“x3”“x4”“x5”或“x6”)．b．“各计数点对应的时刻t n”一行中的A应填为__________；“小车在各计数点的瞬时速度v n”一行中的B应填为______________．c．以t n为横坐标，v n为纵坐标，作小车运动的速度－时间图像如图，可判断小车做________________________________运动．d．小涵发现，如果以t n为横坐标，以x nt n为纵坐标，得到的图像也是一条直线．请你帮他分析其中的原因，并说明图像斜率的含义：______________________________________.答案及解析1．(1)220交变(2)左(3)0.180．40(4)偏小不变(5)BC解析(1)电火花计时器使用220V的交变电源；(2)小车从静止开始做加速运动，相邻计数点间距离变大，可知小车与纸带的左端相连；(3)打B点时纸带的速度大小为v B＝OC－OA2T＝4.80－1.202×0.1×10－2m/s＝0.18m/s由逐差法得加速度大小为a＝BD－OB4T2＝(7.20－2.80)－2.804×0.12×10－2m/s2＝0.40m/s2(4)如果在实验中，交流电的频率变大，那么实际打点周期变小，根据Δx＝aT2得，测量的加速度值与真实的加速度值相比偏小；加速度计算与电压无关，所以加速度测量值与实际值相比不变；(5)电磁打点计时器使用的是8V的交变电源，故A错误；为了充分利用纸带，在测量物体速度时，先接通打点计时器的电源，后让物体运动，故B正确；由T＝1 f可知，使用的电源频率越高，打点的时间间隔越小，故C正确；打点的时间间隔与电压无关，故D错误．2．(1)BC(2)b2k解析(1)电火花计时器的工作电源是220V交流电源，实验时应先接通电源后释放纸带，有错误的步骤是B、C.(2)题图丙中的图线纵轴截距是0时刻对应的速度，即表示打下点1时重物的速度．平均速度表示各段中间时刻的瞬时速度，以平均速度v为纵坐标，相应的运动时间的两倍为横坐标，则v－t图线的斜率的2倍表示重力加速度，即g＝2k. 3．(1)小钢球(2)①③④②(3)9.6(9.5～9.7均可)(4)仍能解析(1)小钢球受到的空气阻力相比其重力最小，可近似认为做自由落体运动，故选小钢球．(2)安装好器材后，先固定手机调好镜头位置，再打开手机摄像功能进行摄像，再由静止释放小球．这类似于使用打点计时器时先接通电源，再释放纸带，故顺序是①③④②.(3)由题图读得x1＝2.50cm，x2＝26.50cm，x3＝77.20cm，由(x3－x2)－(x2－x1)＝gT2，T＝16s，解得g≈9.6m/s2.(4)释放时手晃动，导致小球的运动偏离了竖直方向，但在小球下落过程中，小球竖直分运动仍然是加速度为重力加速度g的运动，故仍能用(3)问的方法测出重力加速度．4．(1)3.4(2)dt (3)1 2kd2解析(1)挡光片的宽度为d＝3mm＋4×0.1mm＝3.4mm；(2)由于滑块运动的速度较快，且d较小，所以t也较小，则可近似认为v等于t时间内的平均速度，即v＝d t；(3)根据匀变速运动速度与位移关系有v2＝2ax，联立以上两式可得1t2＝2ad2x，由题意知k＝2a d2，解得a＝12 kd2.5．(1)交变0.02左(2)a.x3b．0.40.451c．匀加速直线d．见解析解析(1)利用打点计时器完成实验的过程中，要使用交变电源；在纸带上直接打出的相邻两个计时点间的时间间隔为0.02s；若小车做加速运动，则题图中纸带的左端与小车相连．(2)a.在对各计数点刻度值x n的记录中，结果都保留了两位小数，只有x3保留了一位小数，故一定有错误的是x3.b．由题意知每隔四个计时点取一个计数点，所以计数点间的时间间隔为0.1s，x4是取的第5个计数点，第一个计数点时间为0，所以第5个为0.4s；由匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程的平均速度得v1＝x2－x02×0.1s＝14.02－5.002×0.1×10－2m/s＝0.451m/s.c．由题图可知，小车的速度与时间的关系为线性关系，且不断增大，小车做匀加速直线运动．d．由匀变速直线运动位移时间关系x＝v0t＋12at2，整理得xt＝v0＋12at，可知如果以t n为横坐标，以x nt n为纵坐标，得到的图像也是一条直线，图像斜率的含义为k＝a 2，即加速度的一半．。
高中物理必修一《实验：探究小车速度随时间变化的规律》(适用于学生自学、家长指导、知识点分析)
t
0.02
0.04
Байду номын сангаас
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
0.16
v
1.1
2.3
4.7
7.4
11.4
13.7
14.8
16.7
画出直角坐标系，并绘出数据点,画线拟合数据：
速度(m/s)
18 16 14 12 10
8 6 4 2 0
0
Y值
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
0.16
0.18
从纸带 A 中可以看出纸上点参差不齐，误差较大，所以纸带 A 具有无效点，纸带 B
整体上纸上的点分布较为规律，纸带 B 应该不具有无效点，通过分析，纸带 B 较优。
三、分析数据
作速度-时间图像方法，可参考《实验：用打点计时器测速度》，当数据描在图像上 后，观察数据规律，画平滑的线拟合这些点，尽量让这些点分布在线的两侧。
时间(s)
[练一练]
1、 探究小车速度随时间变化的规律实验大致是________下落拉动小车运动，小车和________ 通过纸带连接，小车带着纸带运动，打点计时器在纸带上留下运动信息。同样实验情 况一般需要进行________测量，通过改变砝码________构建不同实验情况再进行________ 实验。
4、 处理纸带上的数据表示
1.1 2.5 4.8 7.6 11.3 13.4
14.7
16.4
思路：对于操作类的问题，在确保操作安全的情况下，可用实践操作来检验，再实际操 作无法检验时可用现有理论分析。
分析过程： 对于先通电还是先放砝码，这操作的先后在实际操作中对安全并无太大影响，因此
实验探究课1 探究小车速度随时间变化的规律-2025版物理大一轮复习
探究小车速度随时间变化的规律[实验基本技能]一、实验目的1．会正确使用打点计时器，学会利用纸带上的点迹测物体的速度。
2．掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法，会利用纸带计算匀变速直线运动的加速度。
二、实验原理1．打点计时器的原理(1)电磁打点计时器使用8V以下低压交流电源，电火花计时器使用220V交流电(50Hz0.02s)。
(2)每打两个点的时间间隔为0.02s，一般每五个点取一个计数点，则时间间隔为Δt＝0.02×5s＝0.1s。
2．原理装置图(1)不需要平衡阻力。
(2)不需要满足悬挂钩码质量远小于小车质量。
三、实验器材电火花计时器(或电磁打点计时器)、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、槽码、刻度尺、导线、交流电源、复写纸。
四、实验步骤1．按照实验原理图，把打点计时器固定在长木板无滑轮的一端，接好电源。
2．把一细绳系在小车上，细绳绕过滑轮，下端挂适量的槽码，纸带穿过打点计时器，固定在小车后面。
3．把小车停靠在打点计时器处，先接通电源，后放开小车。
4．小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带。
5．换纸带反复做三次，选择一条比较理想的纸带进行测量分析。
[规律方法总结]一、数据处理1．由纸带判断物体做匀变速运动的方法如图所示，0、1、2、…为时间间隔相等的各计数点，x 1、x 2、x 3、…为相邻两计数点间的距离，若Δx ＝x 2－x 1＝x 3－x 2＝x 4－x 3＝C (常量)，则与纸带相连的物体的运动为匀变速直线运动。
2．由纸带求物体运动速度的方法根据匀变速直线运动某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，即v n ＝x n ＋x n ＋12T。
3．利用纸带求物体加速度的两种方法(1)用“逐差法”求加速度即根据x 4－x 1＝x 5－x 2＝x 6－x 3＝3aT 2(T 为相邻两计数点间的时间间隔)，求出a 1＝x 4－x 13T 2、a 2＝x 5－x 23T 2、a 3＝x 6－x 33T 2，再算出平均值，即a ＝x 4＋x 5＋x 6－x 1－x 2－x 39T2。
浙江选考版高考物理一轮复习实验探究小车速度随时间变化的规律夯基提能作业本
实验1 探究小车速度随时间变化的规律1.(1)电火花打点计时器通常的工作电压为伏,实验室使用我国民用电时,每隔秒打一次点;如图所示纸带是某同学练习使用电火花计时器时得到的,纸带的左端先通过电火花计时器,打下的点迹的分布情况如图所示。
若所用电源的频率为50 Hz,从打下A点到打下B点共14个点迹,历时s。
(2)在研究物体速度随时间变化规律的实验中,图甲所示为一次记录小车运动情况的纸带,图中A、B、C、D、E为相邻的计数点,相邻计数点间的时间间隔T=0.1 s。
如图甲,根据该点相邻前后两点间的平均速度代替该点的瞬时速度可计算各点瞬时速度,可得v C=m/s,在图乙所示的坐标系中作出小车的v-t图线,可得小车的加速度a= m/s2。
答案(1)交流220 0.02 0.26 (2)2.64 12.6解析(1)电火花计时器通常的工作电压为交流220伏,实验室使用我国民用电时,每隔0.02秒打一次点;因从打下A点到打下B点共14个点迹,即A到B共有13个时间间隔,所以共用时t=13×T=0.26 s。
(2)相邻计数点间的时间间隔T=0.10 s,根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度,可以求出打C点时小车的瞬时速度大小,v C=-=×10-2 m/s=2.64 m/s同理可以得到v B==-m/s=1.38 m/sv D=-=×10-2 m/s=3.90 m/s根据各时刻的速度,在坐标系内描出对应点,然后作出v-t图象如图所示:由图象得,小车的加速度a=ΔΔ≈12.6 m/s2。
2.图(甲)所示为使用DIS系统研究斜面上小车运动情况的装置图。
图(甲)(1)图(甲)中的C为,B为(填实验仪器名称)。
(2)A发出的红外线和超声波的波形如图(乙)所示,B接收到的红外线和超声波的波形如图(丙)所示。
若超声波传播速度为300 m/s,则小车在t=1×10-3 s到t=2×10-3 s这段时间内的速度为m/s。
(浙江选考)202x版高考物理一轮复习 实验1 探究小车速度随时间变化的规律
木板、细绳、钩码、导线及开关外,在下列的仪器和器材中,必须使用
的有
。
A.电压合适的50 Hz交流电源 B.电压可调的直流电源
C.秒表 D.刻度尺 E.天平 F.重锤 G.弹簧测力计
H.滑动变阻器
(2)如果小车做匀加速直线运动,所得纸带如图乙所示,则x1、x2、x3的关
系是
,已知打点计时器打点的时间间隔是t,则打c点时小车的速
0 .2
例2 打点计时器是高中物理中重要的实验仪器,如图甲、乙所示是高 中物理实验中常用的两种,请回答下面的问题。
(1)甲图是
打点计时器,电源采用的是
。
(2)乙图是
打点计时器,电源采用的是
。
(3)已知打点计时器所用交流电源的频率是f,用它记录一个运动小车的
位移情况,打出的一条纸带和已选好的计数点0、1、2、3、4如图丙所
x5=x5-x4=x4-x3=x3-x2=x2-x1,即a1=
x
4
3
T,a2x21=
,xa533T=
x
2
2
,然后x 63 取T 2x平3 均值,
即a =a1 ,这a2 样 a可3 使所给数据全部得到利用,以提高准确性。
3
例3 在做“研究匀变速直线运动”的实验中:
(1)实验室提供了以下器材:打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小
0.40
0.40
0.41
0.41
0.41
在误差允许的范围内,小车在任意两个连续相等的时间内的位移之
差相等,可见小车做匀加速直线运动。
根据逐差法得:
a= (x F G x E F x D E ) (x A B x B C x C D )
甲 下表列出了打点计时器打下B、C、F点时小车的瞬时速度,请在表中填 入打点计时器打下D、E两点时小车的瞬时速度。
高考物理复习：实验 探究小车速度随时间变化的规律
(1)根据计算机接收到红外线和超声波的时间差来计算发射器到接收器
之间的距离。
(2)根据两次测量发射器的位置,测得位移差Δx。
Δ
(3)根据公式 v= Δ 求平均速度。
实验操作。
(1)传感器系统由A、B两个小盒子组成,A盒装有红外线发射器和超声波
发射器,B盒装有红外线接收器和超声波接收器。A盒固定在被测的运动
解析:(1)设挡光片末端到达光电门的速度为 vt,
实验
探究小车速度随时间变化的规律
内
容
索
引
01
必备知识落实
02
实验能力形成
03
巩固提升检测
必备知识落实
一、实验目的
1.练习使用打点计时器,学会通过纸带上的点研究物体的运动情况。
2.会利用纸带求匀变速直线运动的速度、加速度。
3.利用打点纸带探究小车速度随时间变化的规律,并能画出小车运动的v-
t图像,根据图像求加速度。
0.155 s,时间变长,因此两物体距离变远,s变大,故A盒运动方向是背离B盒。
(2)由运动学公式s=vt,
得s1=vt1=340×0.15 m=51 m,s2=vt2=340×0.155 m=52.7 m
则
Δ
v=
Δ
=
2 -1
=5.7
Δ
m/s。
答案:(1)A盒运动方向是背离B盒
(2)5.7 m/s
V、50 Hz交流电源。他经过测量并计算得到电火花计时器在打B、C、D、
E、F各点时物体的瞬时速度,见下表。
甲
对应点
速度
(· -1 )
B
C
D
E
F
0.141
0.185
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实验1 探究小车速度随时间变化的规律1.(1)电火花打点计时器通常的工作电压为伏,实验室使用我国民用电时,每隔秒打一次点;如图所示纸带是某同学练习使用电火花计时器时得到的,纸带的左端先通过电火花计时器,打下的点迹的分布情况如图所示。
若所用电源的频率为50 Hz,从打下A点到打下B点共14个点迹,历时s。
(2)在研究物体速度随时间变化规律的实验中,图甲所示为一次记录小车运动情况的纸带,图中A、B、C、D、E为相邻的计数点,相邻计数点间的时间间隔T=0.1 s。
如图甲,根据该点相邻前后两点间的平均速度代替该点的瞬时速度可计算各点瞬时速度,可得v C=m/s,在图乙所示的坐标系中作出小车的v-t图线,可得小车的加速度a= m/s2。
答案(1)交流220 0.02 0.26 (2)2.64 12.6解析(1)电火花计时器通常的工作电压为交流220伏,实验室使用我国民用电时,每隔0.02秒打一次点;因从打下A点到打下B点共14个点迹,即A到B共有13个时间间隔,所以共用时t=13×T=0.26 s。
(2)相邻计数点间的时间间隔T=0.10 s,根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度,可以求出打C点时小车的瞬时速度大小,v C=-=×10-2 m/s=2.64 m/s同理可以得到v B==-m/s=1.38 m/sv D=-=×10-2 m/s=3.90 m/s根据各时刻的速度,在坐标系内描出对应点,然后作出v-t图象如图所示:由图象得,小车的加速度a=ΔΔ≈12.6 m/s2。
2.图(甲)所示为使用DIS系统研究斜面上小车运动情况的装置图。
图(甲)(1)图(甲)中的C为,B为(填实验仪器名称)。
(2)A发出的红外线和超声波的波形如图(乙)所示,B接收到的红外线和超声波的波形如图(丙)所示。
若超声波传播速度为300 m/s,则小车在t=1×10-3 s到t=2×10-3 s这段时间内的速度为m/s。
答案(1)数据采集器位移传感器的接收器(2)15解析(1)图(甲)中的C为数据采集器,B为位移传感器的接收器。
(2)根据接收到的红外线和超声波的波形图和发出红外线和超声波的波形图得出两次相隔时间t=0.001 s,两次超声波从发出到接收的时间差Δt=(0.000 45-0.000 4)s=0.000 05 s,小车在t=1×10-3 s到t=2×10-3 s这段时间内的速度约为v= m/s=15 m/s。
3.如图所示是某同学用打点计时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带,纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出来,其中x1=7.05 cm,x2=7.68 cm,x3=8.33 cm,x4=8.95 cm,x5=9.61 cm,x6=10.27 cm。
(1)(多选)在“练习使用打点计时器”的实验中,下列操作正确的是。
A.打点前小车应靠近打点计时器,要先接通电源,待计时器开始打点后再释放小车B.要舍去纸带上比较密集的点迹,然后选取计数点C.若打点频率为50 Hz,每五个点取一个计数点,则计数点之间的时间间隔为0.01 sD.实验中应使小车速度尽量小些(2)根据纸带可推测出小车是做运动(选填“加速”“减速”或者“匀速”)。
(3)下表列出了打点计时器打下B、D、F点时小车的瞬时速度,请在表中填入打点计时器打下C、E两点时小车的瞬时速度(保留三位有效数字)。
(4)以A点为计时起点,在坐标图中画出小车的速度-时间关系图线。
(5)根据你画出的小车的速度-时间关系图线计算出的小车的加速度a= m/s2。
(保留两位有效数字)答案(1)AB (2)加速(3)0.801 0.928 (4)见解析(5)0.64解析(1)打点前,小车应靠近打点计时器,要先接通电源,待计时器开始打点后再释放小车,A正确;要舍去纸带上比较密集的点迹,然后选取计数点,B正确;若打点频率为50 Hz,每五个点取一个计数点,则计数点之间的时间间隔为0.1 s,故C错误;如果实验中小车速度过小,会导致纸带上的点比较密集,不利于选点和测量,D错误。
(2)从图中可知计数点间的距离越来越大,而相邻计数点间的时间间隔相同,故小车速度越来越大,做加速运动。
(3)根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度知:v C= m/s=0.801 m/s;v E= m/s=0.928 m/s。
(4)根据描点法可得v-t图像如图所示:= m/s2=0.64 m/s2。
(5)图象的斜率大小表示加速度大小,由此得:a=k=ΔΔ4.某同学仿照“探究小车速度随时间变化的规律”这一实验,利用如图所示的装置测量重物做自由落体运动时的加速度。
(1)(多选)对该实验装置及其操作的要求,下列说法正确的是: (填写字母序号)。
A.电火花计时器应接220 V 交流电源B.电火花计时器的两个限位孔应在同一条竖直线上C.重物最好选用密度较小的材料,如塑料泡沫D.开始时应使重物靠近打点计时器并保持静止E.操作时,应先放开纸带后接通电源F.为了减小误差,应重复多次实验,在打出的纸带中挑选一条最清晰的G.为了便于测量,一定要找到打点计时器打下的第一个点,并选取其后面连续的点作为计数点。
(2)下图是某同学在实验中得到的一条较为理想的纸带,把开头几个模糊不清的点去掉,以较清晰的某一个点作为计数点1,随后连续的几个点依次标记为点2、3、4,测量出各点间的距离已标在纸带上,已知打点计时器的打点周期为0.02 s 。
打点计时器打出点2时重物的瞬时速度为 m/s,物体做自由落体运动时的加速度的值约为 m/s 2。
(本题计算结果保留3位有效数字)答案 (1)ABDF (2)0.385 9.5解析 (1)电火花计时器应接在交流220 V 电源上,A 正确;电火花计时器的两个限位孔应在同一条竖直线上,B 正确;重物应选用密度较大的材料,故C 错误;开始时应使重物靠近打点计时器并保持静止,D 正确;操作时,应先接通电源,再释放纸带,故E 错误;为了减小误差,应重复多次实验,在打出的纸带中挑选一条最清晰的,F 正确。
(2)计数点2的瞬时速度等于计数点1、3间的平均速度,则v 2= = × -m/s=0.385 m/s 。
因为连续相等时间内的位移之差Δx=3.8 mm,根据Δx=aT 2得,加速度a=Δ=-m/s 2=9.50 m/s 2。
5.某同学用如图所示装置做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验。
(1)图甲中仪器A叫做计时器,使用220 V 电源(选填“交流”或“直流”),释放小车前,小车应停在(填“靠近”或“远离”)仪器A的位置。
(2)使用打点计时器来分析物体运动情况的实验中,有以下基本步骤:A.松开纸带让物体带着纸带运动B.穿好纸带C.把打点计时器固定好D.接通电源,进行打点以上步骤的正确顺序是。
(3)如图所示,得到表示小车运动过程的一条清晰纸带,纸带上两相邻计数点间还有四个点没有标出,其中s1=7.05 cm、s2=7.68 cm、s3=8.33 cm、s4=8.95 cm、s5=9.61 cm、s6=10.26 cm,则A点瞬时速度的大小是m/s,小车运动的加速度计算表达式为(要求充分利用测量数据),加速度的大小是m/s2(计算结果保留两位有效数字)。
答案(1)电火花交流靠近(2)CBDA(3)0.86 a=-0.64解析(1)图甲中仪器A叫做电火花计时器,使用220 V交流电源;实验过程中,放开小车前,小车要靠近打点计时器。
(2)使用打点计时器来分析物体运动情况的实验中,基本步骤为:先把打点计时器固定好,穿好纸带,然后接通电源,进行打点,接着松开纸带让物体带着纸带运动,故正确的顺序是CBDA。
(3)A点瞬时速度的大小v A== m/s=0.86 m/s。
小车运动的加速度计算表达式为a=-;加速度的大小是a=-= m/s2=0.64 m/s2。
6.某同学在做“小车速度随时间变化规律”的实验,细线一端与小车相连,另一端绕过定滑轮悬挂钩码,通过打点计时器和纸带记录了小车的运动情况。
(1)(多选)实验中除了电磁打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、一端附有滑轮的长直木板、细线、钩码、导线及开关外,在下列的器材中,还必须使用的有(填选项代号) 。
A.220 V、50 Hz交流电源B.电压可调的直流电源C.4~6 V、50 Hz交流电源D.刻度尺E.秒表F.天平(2)(多选)实验过程中,下列操作正确的是(填选项代号)。
A.将接好纸带的小车停在靠近滑轮一端B.将接好纸带的小车停在靠近打点计时器一端C.先释放小车,待小车有较大速度后再接通电源D.先接通电源,待打点稳定后再释放小车(3)下图给出了以0点为计时起点,每5个点取一个计数点的纸带,其中点0、1、2、3、4、5、6都为计数点,测得:x1=1.40 cm,x2=1.90 cm,x3=2.40 cm,x4=2.90 cm,x5=3.40 cm,x6=3.90 cm。
(注:以下结果均保留3位有效数字)(1)计数点3处的瞬时速度大小是m/s。
(2)小车运动的加速度大小是m/s2。
答案(1)CD (2)BD (3)①0.265 ②0.500解析(1)电磁打点计时器使用电压不高于6 V、频率为50 Hz的交流电源,计数点间的距离需要用刻度尺测量,秒表和天平在本实验中都不需要。
(2)实验操作时,应将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处,先接通电源,再释放纸带,故B、D正确,A、C错误。
(3)每5个点取一个计数点,所以相邻计数点间的时间间隔T=0.1 s,根据匀变速直线运动的中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度,可以求出打纸带上3点时小车的瞬时速度大小v3=m/s=0.265 m/s。
根据匀变速直线运动的推论公式Δx=aT2可以求出加速度的大小,得:x4-x1=3a1T2,x5-x2=3a2T2,x6-x3=3a3T2为了更加准确地求解加速度,我们对三个加速度取平均值得:a=(a1+a2+a3)代入数据解得a= m/s2=0.500 m/s2。
7.在研究匀变速直线运动规律的实验中,小车放在斜面上,车前端拴有不可伸长的细线,细线跨过固定在斜面边缘的小滑轮与重物相连,小车后端与穿过打点计时器限位孔的纸带相连,如图甲所示。
起初小车停在靠近打点计时器的位置,重物到地面的距离小于小车到滑轮的距离。
启动打点计时器,释放小车,小车在重物牵引下由静止开始沿斜面向上运动,重物落地后小车会继续运动一段距离,打点计时器在纸带上连续打下一系列点,图乙中a、b、c是纸带上的三段,打点的先后次序是a→b→c。
(打点计时器使用的交流电频率为50 Hz)甲乙(1)根据所提供的纸带数据,计算打c段纸带时小车的加速度大小为m/s2,方向与小车的运动方向(填“相同”或“相反”)。