2019-2020年新教材打破人教版物理必修第一冊教學設計：2.1實驗：研究小車速度隨時間變化的規律及答案第二章勻變速直線運動的研究第1節實驗：研究小車速度隨時間變化的規律1．實驗思路(1)利用紙帶計算瞬時速度：各計數點的瞬時速度可用該點前后一小段時間內的□01平均速度來代替。(2)利用v-t圖像判斷小車的運動情況：以速度v為□02縱軸、時間t為□03橫軸建立直角坐標系，用描點法畫出小車的v-t圖像，圖線的□04傾斜程度表示加速度的大小，若是v-t圖像是一條傾斜的直線，說明小車的速度是□05平均變化的。(3)實驗器材打點計時器(帶導線)、□06交流電源、紙帶、一端附有定滑輪的長鋁板、小車、細繩、槽碼、□07刻度尺、復寫紙、坐標紙。2．實驗步驟(1)以下列圖，把一端帶有定滑輪的長鋁板平放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面，打點計時器固定在長鋁板□01沒有滑輪的一端，連接好電路。1/102019-2020年新教材打破人教版物理必修第一冊教學設計：2.1實驗：研究小車速度隨時間變化的規律及答案(2)把小車放在鋁板上，小車的一端連接穿過打點計時器的紙帶，另一端連接繞過滑輪系有槽碼的細繩。(3)把小車停在□02湊近打點計時器的地址，先□03接通電源(填“接通電源”或“釋放小車”)，后□04釋放小車(填“接通電源”或“釋放小車”)，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一行小點，隨后馬上關閉電源。(4)增減所掛的槽碼(或在小車上放置重物)，更換紙帶，再做兩次實驗。3．數據記錄(1)優選紙帶并測量為了便于測量，舍掉紙帶開頭一些□01過于密集的點，找一個合適的點看作計時起點(0點)，選擇相隔0.1s(或更短)的若干計數點進行測量，以下列圖，一般不是直接測量相鄰兩個計數點間的距離，而是先測量出□02各個計數點到計時起點的距離x1、x2、x3、x4、x5、x6，再計算出相鄰的兩個計數點間的距離。x1x1，x2＝x2－x1，x3＝x3－x2，x4＝x4－x3，x5＝x5－x4，x6＝x6－x5。(2)求各計數點的瞬時速度。4．數據解析(1)作出小車運動的v-t圖像。(2)解析數據得出小車速度隨時間的變化規律。典型考點一實驗器材和操作1．某同學用以下列圖裝置做“研究小車速度隨時間變化的規律”的實驗。2/102019-2020年新教材打破人教版物理必修第一冊教學設計：2.1實驗：研究小車速度隨時間變化的規律及答案(1)圖中儀器A叫作____________計時器，使用220V________(填“交流”或“直流”)電源，釋放小車前，小車應停在________(填“湊近”或“遠離”)儀器A的地址。(2)以下是該實驗中的一部分基本步驟：A．釋放小車，讓小車帶著紙帶運動B．安裝紙帶C．把計時器固定好D．接通電源，進行打點以上步驟的正確序次是________。答案(1)電火花打點交流湊近(2)CBDA解析(1)題圖中儀器A叫作電火花打點計時器，使用220V交流電源，實驗過程中，釋放小車前，小車要湊近打點計時器。(2)步驟的正確序次為：先把計時器固定好，安裝紙帶，再接通電源，進行打點，此后釋放小車，讓小車帶著紙帶運動，故正確的序次是CBDA。2．用電磁打點計時器、圓滑平板、小車等器材研究小車速度隨時間變化的規律，以下列圖是某同學馬上釋放小車前的實驗裝置圖，該裝置圖中有3處明顯錯誤，它們分別是：3/102019-2020年新教材打破人教版物理必修第一冊教學設計：2.1實驗：研究小車速度隨時間變化的規律及答案(1)；(2)；(3)。答案(1)細線與平板不平行(2)打點計時器接的是直流電源(3)開始實驗前小車離打點計時器的距離太遠解析電磁打點計時器是一種計時儀器，所用電源為交流電源，因此題圖中直流電源是錯誤的；細線和平板應平行，而題圖中細線和平板不平行，故需要調整它們的地址；實驗開始時，小車應湊近打點計時器，以保證在紙帶上打出足夠多的點，有益于數據的辦理與解析，而題圖中小車離打點計時器的距離太遠，因此此處是錯誤的，也應該進行調整。典型考點二數據辦理和誤差解析3．(多項選擇)在“研究小車速度隨時間變化的規律”的實驗中，以下說法中對于減小實驗誤差有益的是( )A．采納計數點，把每打五個點的時間間隔作為一個時間單位B．使小車運動的加速度盡量小些C．舍去紙帶上密集的點，只利用點跡清楚、點間間隔合適的那一部分進行測量、計算D．采納各處平展程度、圓滑程度相同的長鋁板做實驗答案ACD4/102019-2020年新教材打破人教版物理必修第一冊教學設計：2.1實驗：研究小車速度隨時間變化的規律及答案解析合理采納計數點，可減小測量時間間隔和距離時的相對誤差，A正確；若小車的加速度過小，會使點過于密集，不便于測量，B錯誤；舍去密集的點跡，使用清楚、間隔合適的點跡進行測量、計算可減小測量誤差，C正確；采納圓滑、平展程度平均的長鋁板可有效降低實驗的系統誤差，提高數據的可信度，D正確。4．在“研究小車速度隨時間變化的規律”的實驗中，如圖甲所示為某次記錄小車運動情況的紙帶，圖中A、B、C、D、E為相鄰的計數點(A點為第一個點)，相鄰兩計數點間的時間間隔T＝0.1s。(計算結果均保留三位有效數字)(1)依照計算各點的瞬時速度，則vD＝________m/s，vC＝________m/s，vB＝________m/s。(2)在如圖乙所示坐標系中畫出小車的v-t圖線，并依照圖線求出小車運動的加速度a＝________。若當時電網中交變電流的頻率變成60Hz，但該同學其實不知道，那么做實驗的這個同學測得的物體加速度的測量值與實質值對照________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。將圖線延長與縱軸訂交，交點的速度的物理意義：。5/102019-2020年新教材打破人教版物理必修第一冊教學設計：2.1實驗：研究小車速度隨時間變化的規律及答案答案(1)打某點時的瞬時速度可用打該點時前后一小段時間內的平均速度來代替(2)圖見解析12.6m/s2偏小(3)表示零時辰小車經過A點的速度解析(1)打某點時的瞬時速度可用打該點時前后一小段時間內的平均速度來代替。打D點的瞬時速度vD＝xCE＝－27.60cm＝390cm/s＝3.90m/s，0.2s2T打C點的瞬時速度vC＝xBD＝60.30－7.50cm＝264cm/s＝2.64m/s，2T0.2s打B點的瞬時速度xAC27.60cmvB＝2T＝0.2s＝138cm/s＝1.38m/s。(2)由(1)中數據畫出小車的v-t圖線以下列圖，由圖線的斜率可求得小車的加v2速度a＝t＝12.6m/s。交流電的實質頻率為60Hz，那么實質打點周期T變小，依照以上公式知真實的加速度值就會變大，因此測量的加速度值與真實的加速度值對照偏小。(3)將圖線延長后，與縱軸交點的速度表示零時辰小車經過A點時的速度。6/102019-2020年新教材打破人教版物理必修第一冊教學設計：2.1實驗：研究小車速度隨時間變化的規律及答案7/102019-2020年新教材打破人教版物理必修第一冊教學設計：2.1實驗：研究小車速度隨時間變化的規律及答案1．在“研究小車速度隨時間變化的規律”實驗中，以下說法正確的選項是( )A．分別逐一測出每兩個相鄰計數點間的距離，這樣便于記錄B．為使測量更為慎重，應把打下的第一個點作為第一個測量點C．為了便于測量，應舍掉開頭一些過于密集的點，找一個合適的點看作計時起點D．兩相鄰計數點間的時間間隔必定是0.1s答案C解析測量每兩個相鄰計數點間的距離時，應該用毫米刻度尺的零刻度對準計時起點，一次讀出各計數點對應的刻度值，爾后逐一相減，獲取每兩個相鄰計數點間距離的數值，故A錯誤；紙帶上開始時打的點比較密集，點距過小，測量誤差較大，故應舍去，找一個合適的點看作計時起點，故B錯誤，C正確；選取計數點，可增加測量距離，減小測量過程所產生的誤差，兩相鄰計數點間的時間間隔不用然取0.1s，故D錯誤。2．(多項選擇)在“研究小車速度隨時間變化的規律”的實驗中，以下說法正確的是( )A．經過調治滑輪的高度，使小車、紙帶、細繩和定滑輪上邊沿在一條水平線上B．坐標軸的單位長度越小越好C．開始打點前要先接通電源后釋放小車，打完點后要先斷開電源后取紙帶D．槽碼的質量越大越好答案AC解析實驗中調治滑輪的高度使小車、紙帶、細繩和定滑輪上邊沿在一條水平線上，可以減小誤差，A正確；要合適地采納坐標軸的單位長度，使圖像盡量分布在坐標平面中央，B錯誤；開始打點前要先接通電源后釋放小車，打完點后要先斷開電源后取紙帶，C正確；槽碼的質量要適中，不要太大也不要太小，D8/102019-2020年新教材打破人教版物理必修第一冊教學設計：2.1實驗：研究小車速度隨時間變化的規律及答案錯誤。3．在“研究小車速度隨時間變化的規律”的實驗中，某同學獲取一條用電火花打點計時器打下的紙帶如圖甲所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G共7個計數點，每相鄰兩個計數點間還有4個點在圖中沒有畫出，電火花計時器接220V、50Hz的交流電源。該同學經過測量并計算獲取電火花打點計時器在打B、C、D、E、F各點時小車的瞬時速度以下表：計數點BCDEF速度(m/s)(1)設電火花計時器的打點周期為T，計算vF的公式為vF＝________；(2)依照表中數據，以A點對應的時辰為t＝0，試在圖乙所示坐標系中合理9/102019-2020年新教材打破人教版物理必修第一冊教學設計：2.1實驗：研究小車速度隨時間變化的規律及答案地選擇標度，作出v-t圖像；(3)利用該圖像求小車的加速度a＝________m/s2(結果保留兩位有效數字)；(4)若是當時電網中交變電流的電壓變成210V，而做實驗的同學其實不知道，那么加速度的測量值與實質值對照_______