資源簡介

課時跟蹤檢測(六)　實驗：探究小車速度隨時間變化的規律
1．(2024·銀川一中模擬)某一物理興趣實驗小組利用節拍器和手機攝像功能來研究摩托車啟動過程中速度隨時間變化的規律，如圖所示，節拍器工作原理與單擺類似，擺桿每次經過中間標尺位置時會發出“啪”的一聲響，實驗時首先調節節拍器的周期T＝1.0 s，摩托車啟動時節拍器剛好響了一聲“啪”，并計序號為0，通過拍攝影像，確定每一次“啪”聲對應車的位置，數據如下表：
節拍器聲響序號 0 1 2 3 4 5 6 7 8
摩托車位置/m 0 0.48 1.24 2.32 3.72 5.46 7.53 9.91 12.60
根據表格內容可知(結果均保留兩位小數)
(1)由表格數據可判斷摩托車近似做勻加速直線運動，理由是_______________________；
(2)當x＝1.24 m時摩托車的速度為________m/s；
(3)摩托車的加速度大小為________m/s2。
2．利用如圖甲所示的裝置可以測量滑塊在氣墊導軌上運動時的加速度。滑塊上安裝有遮光條，光電門1和2分別固定在氣墊導軌上的適當位置，滑塊在牽引力作用下先后通過兩個光電門。
(1)利用游標卡尺測量遮光條的寬度d，游標卡尺的示數如圖乙所示，則d＝________cm；
(2)若數字計時器記錄的遮光條通過光電門1所用的時間為Δt1＝0.20 s，通過光電門2所用的時間為Δt2＝0.05 s，遮光條從開始遮住光電門1到開始遮住光電門2所用的時間為t＝2.50 s，則滑塊的加速度a＝________m/s2；
(3)若忽略偶然誤差的影響，則加速度的測量值與真實值相比________(選填“偏大”“相等”或“偏小”)。
3．(2024年1月·甘肅高考適應性演練)用圖(a)所示的實驗裝置測量重力加速度。在豎直桿上裝有兩個光電門A和B，用直尺測量光電門之間的距離h，用光電門計時器測量小球從光電門A到B的時間t。
實驗中某同學采用固定光電門B的位置，改變光電門A的位置進行多次測量，表中給出了測量數據。數據處理后作出函數圖像，如圖(b)。
h/m 0.400 0.600 0.800 1.000 1.200 1.400
t/s 0.076 0.120 0.168 0.220 0.283 0.368
(1)請補充圖(b)中縱坐標的物理量________。
A．小球在光電門A處的速度vA
B．小球在光電門B處的速度vB
C．小球在任意位置的速度
D．小球在A、B間的平均速度
(2)寫出圖(b)中直線的函數關系式________(用h、t、g、vB表示)。
(3)由圖(b)計算出直線斜率的值為－4.889，則測得的重力加速度為________m/s2(保留3位有效數字)。
4．(2024·曲靖高三檢測)某物理活動小組利用光電計時器探究滑塊在斜面上速度變化的規律，實驗裝置如圖(a)所示。光電計時器固定在斜面底端，把寬度為d的遮光片固定在滑塊上。讓滑塊從距離光電計時器x處由靜止釋放，遮光片經過光電計時器的遮光時間為t。改變滑塊釋放位置，記錄不同位置釋放時，遮光片距離光電計時器的距離x及經過光電計時器的遮光時間t。
(1)遮光片經過光電計時器的速度v＝________(用題中所給字母表示)；
(2)用游標卡尺測出遮光片的寬度如圖(b)所示，遮光片的寬度d＝________mm；
(3)圖(c)是根據實驗數據描繪的x 圖線，它近似為一條直線，則可知滑塊做勻變速直線運動。由圖中數據及已測數據可得，滑塊加速度a＝______m/s2(結果保留2位有效數字)。
課時跟蹤檢測(六)
1．解析：(1)由表格數據可知，摩托車在相等時間間隔內相鄰的位移差近似等于0.32 m，由此可知，摩托車近似做勻加速直線運動。
(2)x＝1.24 m時摩托車的速度為
v＝ m/s＝1.84 m/s。
(3)由逐差法可知，摩托車的加速度為
a＝ m/s2＝1.29 m/s2。
答案：(1)相等時間間隔內相鄰的位移差近似相等　(2)1.84　(3)1.29
2．解析：(1)游標卡尺的讀數為主尺讀數與游標尺讀數之和，所以圖中所測遮光條的寬度為d＝0.300 cm。
(2)遮光條通過光電門1時的速度大小為v1＝＝0.015 m/s，遮光條通過光電門2時的速度大小為v2＝＝0.06 m/s，根據加速度的定義式a＝，可得滑塊的加速度大小為a＝＝0.018 m/s2。
(3)取遮光條開始遮住光電門1時為0時刻，則v1是時刻的瞬時速度，v2是t＋時刻的瞬時速度，故從v1到v2，滑塊運動的真實時間為t真＝t＋－＝2.425 s。則滑塊加速度的真實值為a真＝≈0.018 6 m/s2＞a＝0.018 m/s2，故滑塊加速度的測量值比真實值小。
答案：(1)0.300　(2)0.018　(3)偏小
3．解析：(1)小球做自由落體運動，則小球從A到B的過程有h＝vBt－gt2，整理得＝＝vB－gt，題圖(b)中縱坐標的物理量為小球在A、B間的平均速度。故選D。
(2)由上述分析可知題圖(b)中直線的函數關系式為＝vB－gt。
(3)直線斜率的值為k＝－g＝－4.889，則測得的重力加速度為g≈9.78 m/s2。
答案：(1)D　(2)＝vB－gt　(3)9.78
4．解析：(1)遮光片經過光電計時器的速度為v＝。
(2)游標卡尺的讀數為主尺讀數與游標尺讀數之和，所以d＝1 mm＋15×0.05 mm＝1.75 mm。
(3)根據題意有v2＝2ax，v＝，
所以x＝·
結合圖線可得＝，
解得a≈3.1 m/s2。
答案：(1)　(2)1.75　(3)3.1
1(共74張PPT)
實驗：探究小車速度隨時間變化的規律(重點實驗)
第 6 講
1
實驗知能/系統歸納
2
實驗關鍵/重點解讀
3
課時跟蹤檢測
CONTENTS
目錄
實驗知能/系統歸納
一、理清原理與操作
原理裝置圖
Z
(1)不需要平衡摩擦力。
(2)不需要滿足懸掛槽碼質量遠小于小車質量。
操作要領 (1)平行：細繩、紙帶與長木板平行。
(2)靠近：小車釋放前，應靠近打點計時器的位置。
(3)先后：實驗時先接通電源，后釋放小車；實驗后先斷開電源，后取下紙帶。
(4)防撞：小車到達滑輪前讓其停止運動，防止與滑輪相撞或掉下桌面摔壞。
(5)適當：懸掛槽碼要適當，避免紙帶打出的點太少或過于密集。
續表
二、掌握數據處理方法
1．由紙帶判斷物體做勻變速直線運動的方法
如圖所示，0、1、2、…為時間間隔相等的各計數點，x1、x2、x3、…為相鄰兩計數點間的距離，若Δx＝x2－x1＝x3－x2＝x4－x3＝C(常量)，則與紙帶相連的物體的運動為勻變速直線運動。
三、注意實驗細節
1．平行：紙帶和細繩要和木板平行。
2．兩先兩后：實驗開始時應先接通電源，后讓小車運動；實驗完畢應先斷開電源，后取紙帶。
3．防止碰撞：在到達長木板末端前應讓小車停止運動，要防止槽碼落地和小車與滑輪相撞。
4．紙帶選取：選擇一條點跡清晰的紙帶，舍棄打點密集部分，適當選取計數點。
5．區分計時點和計數點：計時點是指打點計時器在紙帶上打下的點。計數點是指測量和計算時在紙帶上所選取的點，要注意“每5個點取一個計數點”與“每隔4個點取一個計數點”取點方法是一樣的，時間間隔均為0.1 s。
6．準確作圖：在坐標紙上，縱、橫軸選取合適的單位(避免所描點過密或過疏而導致誤差過大)，仔細描點連線，不能連成折線，應作一條直線，讓各點盡量落到這條直線上，落不到直線上的各點應均勻分布在直線的兩側。
四、做好誤差分析
1．根據紙帶測量的位移有誤差。
2．電源頻率不穩定，造成相鄰兩點的時間間隔不完全相等。
3．紙帶運動時打點不穩定引起測量誤差。
4．用作圖法，作出的v-t圖像并不是一條直線。
5．木板的粗糙程度并非完全相同，這樣測量得到的加速度只能是所測量段的平均加速度。
實驗關鍵/重點解讀
利用紙帶分析物體的運動特點、測量物體的速度及加速度，是紙帶類實驗的基礎。本實驗常利用紙帶求解各計數點的速度，用逐差法、圖像法、公式法求解物體的加速度，同時對有效數字知識進行考查，難度相對較小。
關鍵點(一)　有效數字的認知
[題點訓練]
1．(2023·浙江1月選考，節選)在“探究小車速度隨時間變化的規律”的實驗中，實驗裝置如圖1所示。
(1)需要的實驗操作有________(多選)。
A．調節滑輪使細線與軌道平行
B．傾斜軌道以補償阻力
C．小車靠近打點計時器靜止釋放
D．先接通電源再釋放小車
(2)經正確操作后打出一條紙帶，截取其中一段如圖2所示。選取連續打出的點0、1、2、3、4為計數點，則計數點1的讀數為________cm。已知打點計時器所用交流電源的頻率為50 Hz，則打計數點2時小車的速度大小為：________m/s(結果保留三位有效數字)。
解析：(1)實驗時，應調節滑輪使細線與軌道平行，小車從靠近打點計時器的地方靜止釋放，并且要先接通電源后釋放小車，實驗中沒必要平衡摩擦力，故選A、C、D。
答案：(1)ACD　(2)2.75　1.47
2．(2022·遼寧高考，節選)某同學利用如圖所示的裝置測量重力加速度，其中光柵板上交替排列著等寬度的遮光帶和透光帶(寬度用d表示)。實驗時將光柵板置于光電傳感器上方某高度，令其自由下落穿過光電傳感器。光電傳感器所連接的計算機可連續記錄遮光帶、透光帶通過光電傳感器的時間間隔Δt。
(1)除圖中所用的實驗器材外，該實驗還需要________(填“天平”或“刻度尺”)；
(2)該同學測得遮光帶(透光帶)的寬度為4.50 cm，記錄時間間隔的數據如表所示，
編號 1遮光帶 2透光帶 3遮光帶 …
Δt/(×10－3s) 73.04 38.67 30.00 …
根據上述實驗數據，可得編號為3的遮光帶通過光電傳感器的平均速度大小為v3＝________m/s(結果保留兩位有效數字)；
(3)某相鄰遮光帶和透光帶先后通過光電傳感器的時間間隔分別為Δt1、Δt2，則重力加速度g＝________(用d、Δt1、Δt2表示)。
解析：(1)實驗中，我們不需要測質量，但需要測遮光帶和透光帶的寬度，故需要刻度尺；
1．刻度尺測量值有效數字的最后一位是測量者估讀出來的，是偶然誤差的來源。如第1題第(2)問中，1、3兩計數點所在位置的刻度尺讀數中，最后一位數字就是估讀出來的。
歸納建模
2．有效數字的位數：在一個數中，自左向右，從第一個不為零的數字起，到右邊最末一位數字止(包括末位數為零的數字)，共有幾個數字，就是幾位有效數字。如第2題第(2)問v3的計算結果保留兩位有效數字，v3＝1.5 m/s，若要求結果保留三位有效數字，則v3＝1.50 m/s。
3．科學記數法：如36 500，從左向右，如果第3位數“5”不可靠，則應記為3.65×104；如果第4位數“0”不可靠，應記為3.650×104。
[題點訓練]
1．(2024·邢臺高三調研)實驗小組利用如圖1所示的裝置探究小車速度隨時間變化的規律，打點計時器所接電源的頻率為50 Hz。
　　
關鍵點(二)　逐差法的活學妙用
(1)實驗操作前，___________平衡摩擦力(選填“需要”或者“不需要”)。
(2)規范操作后，得到一條紙帶，以紙帶上能夠看清的某個點作為0點，每5個點取一個計數點，測量各計數點與0點的距離，如圖2所示，則紙帶上打計數點2時小車速度大小v2＝________m/s，打計數點4時小車速度大小v4＝________m/s。(結果均保留3位有效數字)
(3)利用各計數點計算得到的速度作出小車運動的v-t圖像，得到一條傾斜的直線，說明小車做勻加速直線運動，則小車運動的加速度大小a＝________m/s2。(結果保留3位有效數字)
解析：(1)本實驗是探究速度隨時間的變化規律，因此不需要平衡摩擦力。
答案：(1)不需要　(2)0.504　0.805　(3)1.50
2．在“利用打點計時器研究勻加速直線運動”實驗中，某同學對同一個運動重復實驗，得到兩條紙帶。由于打出的點間隔近，該同學每隔四個點作為一個計數點，以便分析計算。用刻度尺測量相鄰點間距，發現兩條紙帶有一組數據不同，如圖所示(已知打點計時器所用電源頻率為50 Hz)：
(1)通過勻加速直線運動規律判斷，測量錯誤的紙帶是________；(選填“甲”或“乙”)
(2)D點速度大小為________；(保留兩位有效數字)
(3)勻加速直線運動的加速度大小為________。(保留兩位有效數字)
解析：(1)做勻變速直線運動的物體在相等時間間隔內相鄰的位移差相等，即滿足Δx＝x2－x1＝x3－x2＝…＝xn－xn－1，甲紙帶AB段、BC段、CD段、DE段與相連的前一段差值均為0.51 cm，而EF段與DE段差值為0.62 cm，不滿足勻變速直線運動的物體在相等時間間隔內相鄰的位移差相等的規律，故甲紙帶出現測量錯誤。
答案：(1)甲　(2)0.43 m/s　(3)0.51 m/s2
1．如圖甲所示，有連續的6段位移：
歸納建模
[題點訓練]
1．(2024·大連四校聯考)某同學要研究一輛電動遙控玩具車啟動過程的加速度，實驗裝置如圖(a)所示。遙控玩具車放在長直水平木板上，與玩具車相連的紙帶穿過電火花計時器，計時器所用交變電流的頻率為50 Hz。實驗時，該同學通過遙控器控制按鈕啟動玩具車，玩具車拖動紙帶運動，打點計時器在紙帶上打出一系列的點。
關鍵點(三) 其他方法求解加速度
實驗完畢，該同學選出了一條理想的紙帶，在紙帶上選取7個清晰的點作為計數點(相鄰兩計數點之間還有4個點未畫出)，并測量出了相鄰兩計數點之間的距離，如圖(b)所示。為準確測量玩具車的加速度，他利用圖(b)紙帶中的測量數據，計算出了1、2、3、4、5點的速度，以0點作為計時起點，作出了玩具車運動的v-t圖像如圖(c)所示。回答下列問題(結果均保留2位小數)：
(1)利用圖(b)中紙帶的數據可以計算出打點計時器打下計數點3時玩具車的速度為v3＝________m/s；
(2)由圖(c)可知，打點計時器在打圖(b)紙帶中的0點時玩具車的速度為v0＝________m/s；
(3)由圖(c)可以計算出玩具車啟動階段運動的加速度為a＝________m/s2。
(2)由圖(c)可知，0時刻的速度為0.50 m/s。
答案：(1)1.10　(2)0.50(0.49～0.52均正確)　(3)1.86(1.84～1.88均正確)
2．(2024·石家莊模擬)利用現代信息技術進行的實驗稱為DIS實驗，光電計時器是一種常用計時儀器，其結構如圖1所示，a、b分別是光電門的激光發射和接收裝置，當一輛帶有擋光片的小車從a、b間通過時，光電計時器就可以顯示擋光片的擋光時間。現有一輛小車通過光電門，計時器顯示的擋光時間是2.00×10－2 s，用游標卡尺測量小車上擋光片的寬度d，示數如圖2所示。
(1)讀出擋光片的寬度d＝________ cm，小車通過光電門時的速度大小v＝________ m/s(結果保留三位有效數字)。
(2)當小車相繼通過相距L的兩個光電門時，兩個光電計時器上記錄下的讀數分別是t1和t2，則小車在這段距離中的平均加速度大小為____________(用題中符號表示)。
3．(2023·全國甲卷)某同學利用如圖(a)所示的實驗裝置探究物體做直線運動時平均速度與時間的關系。讓小車左端和紙帶相連，右端用細繩跨過定滑輪和鉤碼相連。鉤碼下落，帶動小車運動，打點計時器打出紙帶。某次實驗得到的紙帶和相關數據如圖(b)所示。
(2)根據第(1)小題結果補全實驗點，如圖甲所示。
答案：(1)24.00　80.0　(2)見解析圖甲
(3)70.0　59.0　(4)b　2k
1．利用圖像求物體的加速度
歸納建模
課時跟蹤檢測
1
2
3
4
1．(2024·銀川一中模擬)某一物理興趣實驗小組利用節
拍器和手機攝像功能來研究摩托車啟動過程中速度隨時間
變化的規律，如圖所示，節拍器工作原理與單擺類似，擺
桿每次經過中間標尺位置時會發出“啪”的一聲響，實驗
時首先調節節拍器的周期T＝1.0 s，摩托車啟動時節拍器剛好響了一聲“啪”，并計序號為0，通過拍攝影像，確定每一次“啪”聲對應車的位置，數據如下表：
1
2
3
4
根據表格內容可知(結果均保留兩位小數)
(1)由表格數據可判斷摩托車近似做勻加速直線運動，理由是_______________________；
(2)當x＝1.24 m時摩托車的速度為________m/s；
(3)摩托車的加速度大小為________m/s2。
節拍器聲響序號 0 1 2 3 4 5 6 7 8
摩托車位置/m 0 0.48 1.24 2.32 3.72 5.46 7.53 9.91 12.60
1
2
3
4
解析：(1)由表格數據可知，摩托車在相等時間間隔內相鄰的位移差近似等于0.32 m，由此可知，摩托車近似做勻加速直線運動。
答案：(1)相等時間間隔內相鄰的位移差近似相等 (2)1.84　(3)1.29
1
2
3
4
2．利用如圖甲所示的裝置可以測量滑塊在氣墊導軌上運動時的加速度。滑塊上安裝有遮光條，光電門1和2分別固定在氣墊導軌上的適當位置，滑塊在牽引力作用下先后通過兩個光電門。
1
2
3
4
(1)利用游標卡尺測量遮光條的寬度d，游標卡尺的示數如圖乙所示，則d＝________cm；
1
2
3
4
(2)若數字計時器記錄的遮光條通過光電門1所用的時間為Δt1＝0.20 s，通過光電門2所用的時間為Δt2＝0.05 s，遮光條從開始遮住光電門1到開始遮住光電門2所用的時間為t＝2.50 s，則滑塊的加速度a＝________m/s2；
(3)若忽略偶然誤差的影響，則加速度的測量值與真實值相比________(選填“偏大”“相等”或“偏小”)。
1
2
3
4
解析：(1)游標卡尺的讀數為主尺讀數與游標尺讀數之和，所以圖中所測遮光條的寬度為d＝0.300 cm。
1
2
3
4
答案：(1)0.300　(2)0.018　(3)偏小
1
2
3
4
3．(2024年1月·甘肅高考適應性演練)用圖(a)所示的實驗裝置測量重力加速度。在豎直桿上裝有兩個光電門A和B，用直尺測量光電門之間的距離h，用光電門計時器測量小球從光電門A到B的時間t。
實驗中某同學采用固定光電門B的位置，改變光電門A的位置進行多次測量，表中給出了測量數據。數據處理后作出函數圖像，如圖(b)。
1
2
3
4
h/m 0.400 0.600 0.800 1.000 1.200 1.400
t/s 0.076 0.120 0.168 0.220 0.283 0.368
1
2
3
4
(1)請補充圖(b)中縱坐標的物理量________。
A．小球在光電門A處的速度vA
B．小球在光電門B處的速度vB
C．小球在任意位置的速度
D．小球在A、B間的平均速度
(2)寫出圖(b)中直線的函數關系式________(用h、t、g、vB表示)。
(3)由圖(b)計算出直線斜率的值為－4.889，則測得的重力加速度為________m/s2(保留3位有效數字)。
1
2
3
4
1
2
3
4
4．(2024·曲靖高三檢測)某物理活動小組利用光電計時器探究滑塊在斜面上速度變化的規律，實驗裝置如圖(a)所示。光電計時器固定在斜面底端，把寬度為d的遮光片固定在滑塊上。讓滑塊從距離光電計時器x處由靜止釋放，遮光片經過光電計時器的遮光時間為t。改變滑塊釋放位置，記錄不同位置釋放時，遮光片距離光電計時器的距離x及經過光電計時器的遮光時間t。
1
2
3
4
(1)遮光片經過光電計時器的速度v＝________(用題中所給字母表示)；
(2)用游標卡尺測出遮光片的寬度如圖(b)所示，遮光片的寬度d＝________mm；
1
2
3
4
(2)游標卡尺的讀數為主尺讀數與游標尺讀數之和，所以d＝1 mm＋15×0.05 mm＝1.75 mm。
1
2
3
4

展開更多......

收起↑