1、合格性考试讲义 必修一第二章 匀变速直线运动的研究第一节 实验：探究小车速度随时间变化的规律一、实验原理与方法1利用打点计时器所打纸带的信息，代入计算式vn，即用以n点为中心的一小段时间间隔的平均速度代替n点的瞬时速度2用描点法作出小车的vt图象，根据图象的形状判断小车的运动性质若所得图象为一条倾斜直线，则表明小车做匀变速直线运动3利用vt图象求出小车的加速度二、实验器材打点计时器、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源三、实验步骤1如图所示，把一端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
2、在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上钩码，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处，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列小点4换上新的纸带，重复实验两次5增减所挂钩码，按以上步骤再做两次实验四、数据处理1表格法(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、，如图所示(2)依次测出01、02、03、04、的距离x1、x2、x3、x4、，填入表中位置123456长度x1x2x3x4x5x6各段长度02132
3、4354657时间间隔v/(ms1)(3)1、2、3、4、各点的瞬时速度分别为：v1、v2、v3、v4、.将计算得出的各点的速度填入表中(4)根据表格中的数据，分析速度随时间变化的规律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，如图所示(3)观察所得到的直线，分析物体的速度随时间的变化规律(4)根据所画vt图象求出小车运动的加速度a.五、误差分析1木板的粗糙程度不同，摩擦不均匀2根据纸带测量的位移有误差，从而计算出的瞬时速度有误差3作v
4、t图象时单位选择不合适或人为作图不准确带来误差六、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打点完毕，立即断开电源4选取一条点迹清晰的纸带，适当舍弃点密集部分，适当选取计数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的时间间隔T等于多少5要防止钩码落地，避免小车跟滑轮相碰，当小车到达滑轮前及时用手按住6要区分打点计时器打出的计时点和人为选取的计数点，一般在纸带上每隔4个点取一个计数点，即时间间隔为t0.1 s.7在坐标纸上画vt图象时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图象尽量分布在较大的坐标平面内. 【学考演练】1在“探究小车速度随时间变化的规律”实验
5、中，下列说法正确的是()A分别逐个测出每两个相邻计数点间的距离，这样便于记录B为使测量更为严谨，应把打下的第一个点作为第一个测量点C为了便于测量，应舍掉开头一些过于密集的点，找一个适当的点当作计时起点D两相邻计数点间的时间间隔必须是0.1 s解析：选C测量每两个相邻计数点间的距离时，应该用毫米刻度尺的零刻度对准计时起点，一次读出各计数点对应的刻度值，然后逐一相减，得到每两个相邻计数点间距离的数值，故A错误；纸带上开始时打的点比较密集，点距过小，测量误差较大，故应舍去，找一个适当的点当作计时起点，故B错误，C正确；选取计数点，可增加测量距离，减小测量过程所产生的误差，两相邻计数点间的时间间隔不一
6、定取0.1 s，故D错误。2(多选)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通过调节滑轮的高度，使小车、纸带、细绳和定滑轮上边缘在一条水平线上B坐标轴的单位长度越小越好C开始打点前要先接通电源后释放小车，打完点后要先断开电源后取纸带D槽码的质量越大越好解析：选AC实验中调节滑轮的高度使小车、纸带、细绳和定滑轮上边缘在一条水平线上，可以减小误差，A正确；要适当地选取坐标轴的单位长度，使图像尽量分布在坐标平面中央，B错误；开始打点前要先接通电源后释放小车，打完点后要先断开电源后取纸带，C正确；槽码的质量要适中，不要太大也不要太小，D错误。3关于“探究小车速度随时间变化的规
7、律”的实验中，下列操作不正确或不必要的是()A长木板必须水平，不能一端高，一端低B释放小车时，小车应靠近打点计时器C应先接通电源，待打点计时器打点稳定后再释放小车D要在小车到达定滑轮之前使小车停止运动解析：选A在此实验中，带滑轮的长木板可以倾斜，只要小车能以稍大的加速度做匀变速直线运动就可以；为了充分利用纸带，使纸带上打点多一些，应使小车在靠近打点计时器处释放，并且要先接通电源再释放小车；为了防止小车与滑轮碰撞而损坏，应在小车到达滑轮前使其停止运动故选A4(多选)关于用打点计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验，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
8、时小车应靠近打点计时器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解析：选BC打点计时器应固定在长木板上没有滑轮的一端，选项A错误；小车开始时靠近打点计时器是为了使小车的运动距离较大，选项B正确；若先释放小车后接通电源，只能在纸带的后面部分打点，选项C正确；钩码个数太少，打点密集，钩码个数太多，打点太少，都会带来实验误差，选项D错误5在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列说法中正确的是()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，要估读到分度值的下一位D作vt图象时，所描线必须经过每一个点解析：选C实验过程中，一般长木板应平放
9、，不能侧向倾斜，但适当一端高一端低，也是可以的，A错误使用刻度尺测长度时，需要估读到分度值的下一位，B错误，C正确作vt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，不在直线上的点，分布在直线两侧，D错误6(多选)一小球在水平桌面上做直线运动，用照相机对着小球每隔0.1 s拍照一次，得到一幅频闪照片，用刻度尺量得照片上小球各位置如图所示，已知照片与实物的比例为110，则()A图中对应的小球在通过8 cm距离内的平均速度是2 m/sB图中对应的小球在通过8 cm距离内的平均速度是1.6 m/sC图中对应的小球通过6 cm处的瞬时速度是2.5 m/sD图中对应的小球通过6 cm处的瞬时
10、速度是2 m/s解析：选AD小球在通过8 cm距离内的平均速度 cm/s200 cm/s2 m/s，A对，B错可以认为小球通过6 cm处的瞬时速度等于相邻两点间的平均速度v200 cm/s2 m/s，C错，D对7打点计时器使用的交流电源频率为50 Hz，在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，若交流电源的频率变小了而未被发现，则测得小车的速度值与真实值比较将()A偏大B偏小C无影响 D无法判断解析：选A打点计时器打点的频率是由电源的频率决定的，且打点的频率等于电源的频率当交流电源的频率为50 Hz时，打点计时器每隔0.02 s打一个点；当交流电源的频率低于50 Hz时，打点计时器打点的时间
11、间隔将大于0.02 s，计算速度时如果仍按0.02 s计算，由v可知，因测量值t小于真实值，故导致测量出的速度值大于真实值8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，下述测量每相邻两计数点间距离的方法正确的是()A当某两个计数点间的距离较大时，可以用短尺把它分段来测量B当某两个计数点间的距离较小时，可以用短尺一次把它测完C测量每两个相邻计数点间的距离，应该用毫米刻度尺的零刻线对准起点，读出各计数点对应的刻度值，然后逐一相减，得到每两个相邻计数点间距离的数值D分别测出每两个计数点间的距离，这样便于记录解析：选C为了减小测量误差，测量两个相邻计数点间的距离时，应该用毫米刻度尺量出各点
12、到第一个点的距离，再逐一相减，得到每两个相邻计数点间的距离，故只有C项正确9(多选)在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中，使用电磁打点计时器(所用交变电流的频率为50 Hz)，得到如图所示的纸带图中的点为计数点，相邻两计数点间还有四个点未画出来，下列表述正确的是()A实验时应先放开纸带再接通电源B相邻两个计数点间的时间间隔为0.1 sC可表示出计数点B对应的速率D相邻两个计数点间的时间间隔为0.02 s解析：选BC在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中，实验时应先接通电源再放开纸带，故选项A错；B点为A与C点的中间时刻，有vB，故选项C对；由于相邻两计数点之间还有4个点没有画出，所以时间
13、间隔为0.1 s，故选项D错，B对10(多选)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，下列关于作v-t图象的说法中，正确的是()A只要确定了v-t图象中的两点，就可以得到小车运动的v-t 图象，因此，实验只需要测出两组数据B作v-t图象时，所取的点越多，图线就越准确C作出的v-t图线应该通过所有的点，图线曲折也可以D对于偏离图线较远的点，说明误差太大，应舍去解析：选BD该实验是探究小车速度随时间变化的规律，需要测出多组数据，故A错误；作v-t图象时，所取的点越多，图线就越准确，故B正确；作图的原则是所作的直线要通过尽可能多的点，不在线上的点均匀分布在线的两侧，偏差比较大的点应舍
14、弃，故C错误，D正确11(多选)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列说法中对于减小实验误差有益的是()A选取计数点，把每打五个点的时间间隔作为一个时间单位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、光滑程度相同的长铝板做实验解析：选ACD合理选取计数点，可减小测量时间间隔和距离时的相对误差，A正确；若小车的加速度过小，会使点过于密集，不便于测量，B错误；舍去密集的点迹，使用清晰、间隔适当的点迹进行测量、计算可减小测量误差，C正确；选用光滑、平整程度均匀的长铝板可有效降低实验的系统误差，提高数据的可信度，D
15、正确。12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)图中仪器A叫作_计时器，使用220 V_(填“交流”或“直流”)电源，释放小车前，小车应停在_(填“靠近”或“远离”)仪器A的位置。(2)下列是该实验中的一部分基本步骤：A释放小车，让小车带着纸带运动B安装纸带C把计时器固定好D接通电源，进行打点以上步骤的正确顺序是_。解析：(1)题图中仪器A叫作电火花打点计时器，使用220 V交流电源，实验过程中，释放小车前，小车要靠近打点计时器。(2)步骤的正确顺序为：先把计时器固定好，安装纸带，再接通电源，进行打点，之后释放小车，让小车带着纸带运动，故正确的顺序是CBDA。答案(1)电火花打点交流靠近(2)CBDA第 8 页 共 8 页
