2020年高中物理必修1第二章课时6实验：探究小车速度随时间变化的规律同步练习(人教版) 6页

第二章 匀变速直线运动的研究 课时 6 实验 : 探究小车速度随时间变化的规律 (30 分钟 100 分) 基础 会求各点的瞬时速度 ,会用表格法处理数据 ,并合理猜想达标 素养 用 v— t 图象处理数据 ,观察规律突破 通过对实验装置和对纸带的处理、实验数据的图象展现 ,从现象中总结出规律。 题组一 实验过程与实验操作 1.(8 分 )在“探究小车速度随时间变化的规律 ”的实验中 ,下列说法正确的是 ( ) A .长木板一定要水平摆放 B. 使用刻度尺测量长度时 ,不必估读 C.使用刻度尺测量长度时 ,要估读到最小刻度的下一位 D.作 v-t 图象时 ,所描线必须经过每一个点 2.(8 分 )在使用打点计时器时应注意 ( ) A .使用直流电源 ,应先接通电源 ,再使纸带运动 B.使用交流电源 ,应先接通电源 ,再使纸带运动 C.使用直流电源 ,应先使纸带运动 ,再接通电源 D.使用交流电源 ,应先使纸带运动 ,再接通电源 3.(8 分 )在 “探究小车速度随时间变化的规律 ”的实验中 ,若所接电源频率为 50 Hz, 则关于计数 点间时间间隔 ,下列说法正确的是 ( ) A .每隔 4 个点取一个计数点 ,则计数点间的时间间隔为 0.10 s B.每隔 4 个点取一个计数点 ,则计数点间的时间间隔为 0.08 s C.每隔 5 个点取一个计数点 ,则计数点间的时间间隔为 0.10 s D. 每隔 5 个点取一个计数点 ,则计数点间的时间间隔为 0.08 s 4.(8 分 )在“探究小车速度随时间变化的规律 ”实验中 : (1)下列器材多余的是 。 ①打点计时器 ② 天平 ③低压直流电源 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 。 题组二 纸带数据的处理 5.(8 分 )在 “探究小车速度随时间变化的规律 ”的实验中 ,得到如图所示的纸带 ,其中 A、 B、 C、 D、 E、 F、G 为计数点 ,相邻两计数点间的时间间隔为 T,x1、 x2、 x3、 x4、 x5、 x6 分别为 AB、 BC、 CD、 DE、 EF 、 FG 间的距离 ,下列计算打 D 点时小车速度的表达式最恰当的是 ( ) ??3 +??4 ??3 +??4 A . ?? B . 2?? ??2 +??3 +??4 +??5 C. 4?? D . ?1?+??6 2?? 6.(10 分 )图示是 “研究匀变速直线运动 ”实验中获得的一条纸带。 (1)已知打点计时器所用电源频率为 50 Hz,A、B、 C、D 、E 是纸带上的五个计数点 ,每两个相 邻计数点间还有四个点没有画出。则纸带上打相邻两计数点的时间间隔为 s。 (2)打计数点 C 时 ,纸带运动的速度是 m/s。 (保留 3 位有效数字 ) 7.(12 分 )某同学利用图甲所示装置研究小车的匀变速直线运动。 甲 (1)实验中必要的措施是 。 A .细线必须与长木板平行 B.先接通电源再释放小车 C.小车的质量远大于钩码的质量 D. 平衡小车与长木板间的摩擦力 (2)他实验时将打点计时器接到频率为 50 Hz 的交流电源上 ,得到一条纸带 ,打出的部分计数点 如图乙所示 ( 每相邻两个计数点间还有 4 个点未画出 )。 s1= 3.59 cm,s2= 4.41 cm,s3= 5.19 cm,s4= 5.97 cm,s5 =6.78 cm,s6= 7.64 cm。则小车的加速度 a= (要求充分利用测量的数 据)m/s2,打点计时器在打 B 点时小车的速度 vB= m/s。 (结果均保留两位有效数字 ) 乙 8.(18 分 ) 在用打点计时器 “探究小车速度随时间变化的规律 ”的实验中 ,如图所示是某次记录 小车运动情况的纸带 ,图中 A、B、C、D、E 为相邻的计数点 ,每相邻计数点间还有四个点未画 出。 (1)根据 可以判定小车做速度随时间均匀增大的直线运动。 (2)根据有关公式可求得 v B= 1.38 m/s,vC= m/s,vD = 3.90 m/s。 (3)利用求得的数值作出小车的 v-t 图线 (以打 A 点时为计时起点 ),并根据图线求出小车运动的 加速度 a= m/s2。 (4) 将 图 线 延 长 与 纵 轴 相 交 , 若 交 点 的 纵 坐 标 是 0.12 m/s, 此 交 点 的 物 理 意 义 是 。 9.(20 分 ) 实验小组在用打点计时器测定匀变速直线运动加速度的实验中 ,得到一条纸带如图 所示 ,A、B、 C、D 、E、 F、 G 为计数点 ,相邻两计数点间的时间间隔为 0.1 s,利用刻度尺已经 测得 x1= 1.20 cm, x2= 1.60 cm,x3= 1.98 cm,x4=2.38 cm,x5= 2.79 cm,x6= 3.18 cm。 (1)根据给出的实验数据 ,判断该实验小组使用的刻度尺的最小刻度是什么 ? (2)计算运动物体对应 B、C、 D、 E、 F 各点的瞬时速度。 (3)试作出 v-t 图象 (以打 A 点时为计时起点 ),并由图象求物体的加速度。 答案解析 课时 6 1.C 解析 :实验过程中 ,一般长木板应平放 ,不能侧向倾斜 , 但适当一端高一端低 ,也是可以 的,A 项错误。使用刻度尺测长度时 ,需要估读 ,B 项错误、 C 项正确。作 v-t 图象时 ,若各点与 直线拟合 ,则作直线 ,并使直线经过尽量多的点 ,D 项错误。 2.B 解析: 打点计时器采用交流电源 ,实验过程中应先接通电源 ,后释放纸带 ,否则在纸带上留 下的点很少 ,不利于数据的处理和减小误差 ,B 项正确。 3.A 解析 :本实验用的电源为 50 Hz 的交变电流 ,则相邻两点间的时间间隔为 0.02 s,所以每 隔 4 个点取一个计数点时有 5 个时间间隔 ,计数点间的时间间隔为 0.10 s,A 项正确、 B 项错 误。每隔 5 个点取一个计数点则有 6 个时间间隔 ,总间隔为 0.02×6 s=0.12 s,C、 D 项错误。 4.(1) ②③⑧ (2)低压交流电源、刻度尺 解析 :实验中给打点计时器供电的是低压交流电源 ,而非低压直流电源。实验中小车的运动时 间可以从所打纸带上的点迹数出 ,而不使用秒表测量 , 另外此实验不需要测质量 ,故不需要天 平。此实验中还需用刻度尺测量计数点间的距离。 5.B 解析 : 根据匀变速直线运动中 ,最短的一段时间内的平均速度可以近似表示其中间时刻 的瞬时速度得 ,vD =??3 +??4 或 vD= ??2 +??3+??4 +??5 ,B 项正确。2?? 4?? 6.(1)0 .1 (2)0 .225 解析 :(1) 打点计时器是一种计时仪器 ,其电源频率为 50 Hz,使用的是交流电 ,每隔 0.02 s打一个 点,相邻两计数点的时间间隔 T= 0.02×5 s= 0.1 s。 (2) 根 据 匀 变 速 直 线 运 动 中 , 时 间 中 点 的 速 度 等 于 该 过 程 中 的 平 均 速 度 可 知,vC= ?????? 2??= (6 .00 -1. 50 )× 10- 2 0 .2 m/s= 0.225 m/s。 7.(1)AB (2)0.80 0.40 解析 :(1) 实验时 ,细线必须与长木板平行 ,以减小实验的误差 ,A 项正确 ;实验时要先接通电源再 释放小车 ,B 项正确 ;此实验中没必要使小车的质量远大于钩码的质量 ,C 项错误 ;此实验中不 需平衡小车与长木板间的摩擦力 ,D 项错误。 ?6?+??5 +??4 - ?3?-?2?- ?1?(2) 两相邻计数点间的时间间隔 T= 0.1 s,由逐差法可得 a= 2 打点计时 器在打 B 点时 ,小车的速度 vB= ?1?+??2 2?? = 0.40 m/s。 9??2 =0.80 m/s , 8.(1) 相邻相等时间间隔内的位移差相等 (2)2.64 (3)12.6 (4) 打点计时器打下计时点 A 时纸带对应的速度为 0.12 m/s 解析 :(1) 计算得相邻计数点间的位移分别为 x1= 7.5 cm,x2= 20.1 cm,x3= 32.7 cm,x4= 45.3 cm, 相 邻计数点间的位移差分别为 x2-x1= 12.6 cm,x3-x2= 12.6 cm,x4-x 3= 12.6 cm,可见 ,小车做速度随时 间均匀增大的直线运动。 (2)相邻计数点之间的时间间隔 T= 5×0.02 s= 0.1 s。打 C 时的瞬时速度等于 BD 过程的平均速 度 v ?????? C= ?? = 2.64 m/s。 ???? 3.9 (3)在如图所示的坐标系中作出 v-t 图,图线的斜率即加速度 a= 0.31 m/s2= 12.6 m/s2 。 (4)此交点的物理意义是打点计时器打下计时点 A 时纸带对应的速度。 9.解 :(1) 因为给出的测量长度的数据都是以厘米为单位 ,小数点后保留两位有效数字 ,即精确 到了毫米 ,最后的一位是估读出来的 ,所以刻度尺的最小刻度是毫米。 (2) 某一点的瞬时速度等于相邻两点间的平均速度 , 根据平均速度的定义可以求得 :vB= 14 cm/s,vC= 17.9 cm/s,vD= 21.8 cm/s,vE = 25.85 cm/s,vF= 29.85 cm/s。 (3)根据上一问计算出来的速度 ,在坐标系中可确定 5 个不同时刻的对应速度 ,描出这 5 个点 , 用平滑曲线连接各点 ,作出图象如图所示。 v-t 图象的斜率表示物体运动的加速度 ,在图上取相距较远的两个点的坐标代入加速度公式进 行计算 ,可得 a= 39.6 cm/s2。