2018年秋高中物理 第2章 勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的研究 1 實(shí)驗(yàn)：探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律課時(shí)作業(yè) 新人教版必修1.doc

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第二章　1 實(shí)驗(yàn)：探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律 基礎(chǔ)夯實(shí) 一、選擇題(1、2題為單選題，3、4題為多選題) 1．某同學(xué)在“探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，所得紙帶點(diǎn)間距過(guò)密，若利用該紙帶分析小車(chē)運(yùn)動(dòng)情況，下列做法可行的是(　A　) A．每隔9個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為0.2s B．每隔2個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為0.04s C．只研究紙帶后端幾個(gè)間距較大的點(diǎn)所在區(qū)域 D．只研究紙帶前端較密的幾個(gè)點(diǎn)所在區(qū)域 解析：實(shí)驗(yàn)中既要考慮減小實(shí)驗(yàn)測(cè)量時(shí)的相對(duì)誤差，又要得到盡量多的數(shù)據(jù)以減小誤差，只有A項(xiàng)可行。 2．在“探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法中正確的是(　C　) A．長(zhǎng)木板一定要水平擺放 B．使用刻度尺測(cè)量長(zhǎng)度時(shí)，不必估讀 C．使用刻度尺測(cè)量長(zhǎng)度時(shí)，要估讀到最小刻度的下一位 D．作v－t圖象時(shí)，所描線(xiàn)必須經(jīng)過(guò)每一個(gè)點(diǎn) 解析：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，一般長(zhǎng)木板應(yīng)平放，不能側(cè)向傾斜，但適當(dāng)一端高一端低，也是可以的，A錯(cuò)誤。使用刻度尺測(cè)長(zhǎng)度時(shí)，需要估讀，B錯(cuò)誤、C正確。作v－t圖象時(shí)，若各點(diǎn)與直線(xiàn)擬合，則作直線(xiàn)并使直線(xiàn)經(jīng)過(guò)盡量多的點(diǎn)，D錯(cuò)誤。 3．在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)于減小實(shí)驗(yàn)誤差來(lái)說(shuō)，下列方法中有益的是(　ACD　) A．選取記數(shù)點(diǎn)，把每打5個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔作為一個(gè)時(shí)間單位 B．使小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度盡量小些 C．舍去紙帶上密集的點(diǎn)，只利用點(diǎn)跡清晰、點(diǎn)間間隔適當(dāng)?shù)哪且徊糠诌M(jìn)行測(cè)量、計(jì)算 D．選用各處平整程度、光滑程度相同的長(zhǎng)木板做實(shí)驗(yàn) 解析：用計(jì)數(shù)點(diǎn)的方法，利用點(diǎn)跡清晰、點(diǎn)間間隔適當(dāng)?shù)哪且徊糠诌M(jìn)行測(cè)量、計(jì)算可減小測(cè)量誤差；選用各處平整程度、光滑程度相同的長(zhǎng)木板做實(shí)驗(yàn)可以減小因速度變化不均勻帶來(lái)的誤差。 4．在實(shí)驗(yàn)中，利用紙帶上的數(shù)據(jù)和第一章的方法得出各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度后，以速度v為縱軸，以時(shí)間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系。某次實(shí)驗(yàn)中某同學(xué)描出的點(diǎn)如圖所示。在直角坐標(biāo)系上一共描出了10個(gè)點(diǎn)。下列思考有道理的是(　BD　) A．這10個(gè)點(diǎn)無(wú)論如何也不在一條直線(xiàn)上，因此小車(chē)運(yùn)動(dòng)的v－t圖象不可能為一條直線(xiàn)，而應(yīng)為一條平滑的曲線(xiàn) B．這10個(gè)點(diǎn)中有8個(gè)點(diǎn)雖然不在一條直線(xiàn)上，但它們緊挨在一條直線(xiàn)附近，只有F和B兩點(diǎn)離這條直線(xiàn)太遠(yuǎn) C．在8個(gè)點(diǎn)當(dāng)中只有4個(gè)點(diǎn)能畫(huà)在一條直線(xiàn)上(A、D、G、I)，有六個(gè)點(diǎn)不在該直線(xiàn)上，這條直線(xiàn)肯定不能表示小車(chē)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 D．與直線(xiàn)偏差較小的點(diǎn)(C、E、H、J)可能是實(shí)驗(yàn)誤差造成的，而與直線(xiàn)偏離較大的點(diǎn)(B、F)則可能是實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)錯(cuò)誤造成的 解析：考慮有誤差，才不可能在一直線(xiàn)上，若理想化，這些點(diǎn)將都在一直線(xiàn)上，A、C錯(cuò)誤，B、D正確。 二、非選擇題 5．在“探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中： (1)從下列器材中，選出實(shí)驗(yàn)所需的器材__①④⑤⑥⑦⑨____；為達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模€缺少__交流電源____。 ①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；②天平；③低壓直流電源；④細(xì)繩；⑤紙帶；⑥小車(chē)；⑦鉤碼；⑧秒表；⑨一端有滑輪的長(zhǎng)木板。 (2)下列操作中正確的有__AC____。(填選項(xiàng)代號(hào)) A．通過(guò)調(diào)節(jié)，使小車(chē)、紙帶、細(xì)繩和定滑輪上邊緣在一條直線(xiàn)上 B．坐標(biāo)軸單位長(zhǎng)度越小越好 C．開(kāi)始前要先接通電源后松開(kāi)紙帶，打完點(diǎn)要先斷開(kāi)電源后取紙帶 D．鉤碼的質(zhì)量越大越好 解析：(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種計(jì)時(shí)儀器，所用電源為交流電，因此③⑧不用選，但實(shí)驗(yàn)還缺少低壓交流電源，鉤碼的質(zhì)量在實(shí)驗(yàn)中不用測(cè)量，因此②不用選。 (2)實(shí)驗(yàn)中要調(diào)節(jié)滑輪的高度使小車(chē)、紙帶、細(xì)繩和定滑輪上邊緣在一條直線(xiàn)上，可以減小摩擦，所以A對(duì)；要適當(dāng)?shù)剡x取坐標(biāo)軸的單位長(zhǎng)度使圖象盡量分布在較大的坐標(biāo)平面內(nèi)，所以B錯(cuò)；開(kāi)始前要先接通電源后松開(kāi)紙帶，打完點(diǎn)要先斷開(kāi)電源后取紙帶，這樣可以使實(shí)驗(yàn)效果更好，所以C對(duì)；鉤碼的質(zhì)量要適中，不要太大也不要太小，以100g左右為宜，所以D錯(cuò)。 6．在“探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，如圖所示，給出了從0點(diǎn)開(kāi)始，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的紙帶，其中0、1、2、3、4、5、6都為計(jì)數(shù)點(diǎn)，測(cè)得：x1＝1.40cm，x2＝1.90cm，x3＝2.38cm，x4＝2.88cm，x5＝3.39cm，x6＝3.87cm。那么： (1)在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出點(diǎn)1、2、3、4、5時(shí)，小車(chē)的速度分別為：v1＝__16.50____cm/s，v2＝__21.40____cm/s，v3＝__26.30____cm/s，v4＝__31.35____cm/s，v5＝__36.30____cm/s。 (2)在平面直角坐標(biāo)系中作出v－t圖象。 (3)分析小車(chē)運(yùn)動(dòng)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律。 答案：(2)如圖所示　(3)速度隨時(shí)間均勻增加 解析：(1)顯然，兩相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為 T＝0.02s5＝0.1s。 對(duì)應(yīng)各點(diǎn)的速度分別為： v1＝＝cm/s＝16.50cm/s v2＝＝cm/s＝21.40cm/s v3＝＝cm/s＝26.30cm/s v4＝＝cm/s＝31.35cm/s v5＝＝cm/s＝36.30cm/s (2)利用描點(diǎn)法作出v－t圖象，如圖所示。 (3)小車(chē)運(yùn)動(dòng)的v－t圖象是一條傾斜的直線(xiàn)，它們成“線(xiàn)性關(guān)系”，說(shuō)明速度隨時(shí)間均勻增加。 能力提升 一、選擇題(單選題) 1．(湖北省襄陽(yáng)一中2016～2017學(xué)年高一上學(xué)期月考)在探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，算出小車(chē)經(jīng)過(guò)各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度如下 計(jì)數(shù)點(diǎn)序號(hào) 1 2 3 4 5 6 計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻(s) 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 通過(guò)計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度(cm/s) 44.0 62.0 81.0 100.0 119.0 138.0 為了計(jì)算加速度，合理的方法是(　C　) A．根據(jù)任意兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度用公式a＝Δv/Δt算出加速度 B．根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出v－t圖象，量出其傾角，由公式a＝tanα求出加速度 C．根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出v－t圖象，由圖線(xiàn)上相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的速度、時(shí)間用公式a＝Δv/Δt算出加速度 D．依次算出通過(guò)連續(xù)兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的加速度，算出平均值作為小車(chē)的加速度 解析：方法A偶然誤差較大。方法D實(shí)際上也僅由始末兩個(gè)速度決定，偶然誤差也比較大。只有利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出對(duì)應(yīng)的v－t圖象，才可充分利用各次測(cè)量數(shù)據(jù)，減少偶然誤差。由于在物理圖象中，兩坐標(biāo)軸的分度大小往往是不相等的，根據(jù)同一組數(shù)據(jù)，可以畫(huà)出傾角不同的許多圖象，方法B是錯(cuò)誤的。正確的方法是根據(jù)圖象找出不同時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的速度值，然后利用公式a＝Δv/Δt算出加速度，即方法C。 二、非選擇題 2．如圖所示是小球沿斜面滾下的頻閃照片，照片中每?jī)蓚€(gè)相鄰小球像的時(shí)間間隔是0.1s，這樣便記錄了小球運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。設(shè)開(kāi)始時(shí)的位置為0，依次為位置1、2、3、4、5，小球運(yùn)動(dòng)的位移可以用刻度尺測(cè)量。小球在位置1、2、3、4的速度分別最接近__0.80____m/s、__1.15____m/s、__1.50____m/s、__1.85____m/s，小球滾下過(guò)程的加速度為_(kāi)_3.50____m/s2。(小數(shù)點(diǎn)后保留兩位數(shù)字) 解析：利用圖中給出的數(shù)據(jù)，可以求得各段的平均速度。兩相鄰小球像的時(shí)間間隔為0.1s，而平均速度最接近中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，則有v1≈02＝m/s＝0.80m/s， v2≈13＝m/s＝1.15m/s， v3≈24＝m/s＝1.50m/s， v4≈35＝m/s＝1.85m/s， 以位置0對(duì)應(yīng)時(shí)刻為0，由以上數(shù)據(jù)作出v－t圖象如圖所示。在v－t圖象上取相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)v1＝0.80m/s，t1＝0.1s，v4＝1.85m/s，t4＝0.4s，則a＝＝＝m/s2＝3.50m/s2，故小球滾下過(guò)程的加速度為3.50m/s2。 3．(山東省濟(jì)南一中2017～2018學(xué)年高一上學(xué)期期中)在“探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中， (1)下列說(shuō)法正確的是__B____ A．先釋放紙帶，再接通電源 B．先接通電源，后釋放紙帶 C．先接通電源或先釋放紙帶都可以 D．紙帶上打點(diǎn)越密集說(shuō)明紙帶運(yùn)動(dòng)速度越大 (2)使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，選用__交流____(選填“直流”或“交流”)電源，若頻率為50Hz，每隔__0.02____s打一個(gè)點(diǎn)。某次實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶如圖所示，從比較清晰的點(diǎn)起，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，分別標(biāo)明0,1,2,3,4。量得x1＝30.0mm，x2＝36.0mm，x3＝42.0mm，x4＝48.0mm，則打1和4點(diǎn)之間的平均速度為_(kāi)_0.42____m/s，打2個(gè)點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度為_(kāi)_0.39____m/s，小車(chē)的加速度為_(kāi)_0.6____m/s2。 解析：(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶，故A、C錯(cuò)誤，B正確；紙帶上打點(diǎn)越密集說(shuō)明紙帶運(yùn)動(dòng)速度越小，故D錯(cuò)誤。 (2) 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用交流電源，頻率為50Hz，每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn)；1和4點(diǎn)之間的平均速度為：＝＝m/s＝0.42m/s， 計(jì)數(shù)點(diǎn)2的瞬時(shí)速度為： v2＝＝m/s＝0.39m/s， 計(jì)數(shù)點(diǎn)3的瞬時(shí)速度v3＝＝0.45m/s， 小車(chē)的加速度a＝＝0.6m/s2。 4．如圖甲所示，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄小車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況。小車(chē)開(kāi)始在水平玻璃板上運(yùn)動(dòng)，后來(lái)在薄布面上做減速運(yùn)動(dòng)。所打出的紙帶及相鄰兩點(diǎn)間的距離(單位：cm)如圖乙所示，紙帶上相鄰兩點(diǎn)間對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔為0.02s。試用作圖法(v－t圖象)求出小車(chē)在玻璃板上的運(yùn)動(dòng)速度。 答案：0.85m/s 解析：設(shè)對(duì)應(yīng)點(diǎn)1、2、3、4、5的瞬時(shí)速度分別為v1、v2、v3、v4、v5，則有 v1＝cm/s＝75cm/s＝0.75m/s， v2＝cm/s＝65cm/s＝0.65m/s， v3＝cm/s＝55cm/s＝0.55m/s， v4＝cm/s＝45cm/s＝0.45m/s， v5＝cm/s＝35cm/s＝0.35m/s， 以速度為縱坐標(biāo)，以時(shí)間為橫坐標(biāo)建立直角坐標(biāo)系。用描點(diǎn)法作出小車(chē)在薄布上做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)的v－t圖象。將圖象延長(zhǎng)，使其與縱軸相交，如圖所示。由圖象可知，小車(chē)做減速運(yùn)動(dòng)的初速度為0.85m/s，即為小車(chē)在玻璃板上的運(yùn)動(dòng)速度。