高一物理同步自學講練資料——新教材其次章?試驗：探究小車速度隨時間變化的規律?【學習任務】1、了解電磁打點計時器和電火花打點計時器的根本構成，知道打點計時器的計時原理，并學會使用打點計時器。2、通過實例學會依據紙帶上的點分析小車的運動性質。3、通過實例學會依據紙帶上的點分析打點計時器打各點時的瞬時速度。4、通過實例學會依據紙帶上的點求小車的加速度。【學問梳理】試驗目的〔1〕進一步練習使用打點計時器并會利用平均速度求瞬時速度;〔2〕學會利用vt圖像處理試驗數據,探究小車速度隨時間變化的規律。試驗原理1、利用打出的紙帶上記錄的數據，以查找小車速度隨時間變化的規律。2、假如紙帶上點之間的間隔勻稱，那么說明與紙帶相連的物體作運動。假設x為相鄰兩點之間的距離，T為打點周期，那么物體速度的大小為v=。3、用x1、x2、x3、……表示相鄰兩點間的距離，假設△x＝x2－x1＝x3－x2＝……＝恒量，即連續相等的時間間隔內物體的位移之差為恒量，那么說明與紙帶相連的物體的運動為運動。4、由紙帶求作勻變速運動的物體的瞬時速度的方法：。5、由紙帶求作勻變速運動的物體的加速度：〔1〕用“逐差法〞求加速度：即依據〔T為相鄰兩計數點間的時間間隔〕求出、、，再求a1、a2、a3的平均值即為物體運動的加速度。〔2〕用v－t圖法求加速度：作勻變速運動的物體在某段時間內的平均速度，等于物體在該段時間中間時刻的即時速度。求出各計數點對應的小車的速度，作出v－t圖線，圖線的斜率即為物體運動的加速度。試驗器材電火花打點計時器、紙帶、帶滑輪的長木板、小車、鉤碼、細線、墨粉紙盤、刻度尺。試驗步驟(1)如下圖,把一端附有滑輪的長鋁板平放在打點計時器小車試驗桌上,并使滑輪伸出桌面,打點計時器固定在長紙帶一鋁板沒有定滑輪的一端,連接好器材.(2)把一條細繩拴在小車上,細繩的另一端跨過定滑輪且下面掛上適當數量的槽碼,紙帶穿過打點計時器,并把紙帶的另一端固定在小車的后面.(3)把小車停在靠近打點計時器的位置,啟動計時器,然后放開小車,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)換上新紙帶,重復試驗兩次.(5)在三條紙帶中選擇一條點跡最清晰的,舍掉開頭一些過于密集的點,找一個適當的點作為計時起點.(6)選擇連續的且相隔0.1s的計數點進行測量，把數據填入事先設計好的表格中(7)計算出各計數點的瞬時速度,填入表格中。(8)增減所掛的槽碼(或在小車上放置重物)更換紙帶再做兩次試驗【反應練習】1．以下是探究小車速度隨時間變化規律的試驗的一些步驟，其正確挨次是______．①把穿過打點計時器的紙帶固定在小車上；②把打點計時器固定在木板上，并接好電路；③更換紙帶，再做兩次；④把長木板放在桌面上，并使滑輪伸出桌面；⑤使小車停在打點計時器四周，先接通電源，后放開小車；⑥將細繩拴在小車上并繞過定滑輪，下面掛上適量的鉤碼；⑦斷開電源，取出紙帶．2．如圖是用DIS測定小車的加速度的試驗裝置．〔1〕信號放射局部和信號接收局部組成為_____傳感器，其中A是信號_____局部．〔2〕試驗室里使用這組傳感器直接測量的物理量是________．3．打點計時器使用的交變電流的頻率原為50Hz，假設某次試驗中交變電流的實際頻率偏小而未被覺察，那么紙帶上記錄的時間與真實值比擬將___________〔填“偏大〞、“偏小〞或“不變〞〕．4．一小球在桌面上從靜止開頭做加速直線運動，現用高速攝影機在同一底片上屢次曝光，記錄下小球每次曝光的位置，并將小球的位置編號。如下圖，1位置恰為小球剛開頭運動的瞬間，作為零時刻。攝影機連續兩次曝光的時間間隔均相同，小球從1位置到6位置的運動過程中經過各位置的速度分別為v1=0，v2，v3=___________m/s，v4，v5=___________m/s。在坐標紙上作出小球的速度—時間圖象〔保存描點痕跡〕_______。5．在“討論勻變速直線運動〞的試驗中，得到如下圖的紙帶。圖中的點為計數點，相鄰兩計數點間的時間間隔為T。那么拉動此紙帶的小車的加速度計算公式為a=___________，打B點時刻的速度計算公式為vB=___________〔以上兩計算式均用題中或圖中符號表達〕。6．如下圖是小球沿斜面滾下的頻閃照片，照片中每兩個相鄰小球像的時間間隔是0.1s，這樣便記錄了小球運動的時間．設開頭時的位置為0，依次為位置1、2、3、4、5，小球運動的位移可以用刻度尺測量．小球在位置1、2、3、4的速度分別最接近________m/s、________m/s、________m/s、________m/s，小球滾下過程的加速度為________m/s2.(小數點后保存兩位數字)【認知提升】考前須知開頭釋放小車時，應使小車靠近打點計時器。先接通電源，計時器工作后，再放開小車，當小車停止運動時準時斷開電源。要防止鉤碼落地及小車跟滑輪相撞，當小車到達滑輪前準時用手按住它。4、牽引小車的鉤碼個數要適當，以免加速度過大而使紙帶上的點太少，或者加速度太小而使各段位移無多大差異，從而使誤差增大。加速度的大小以能在60cm長的紙帶上清晰地取得六七個計數點為宜。肯定要區分計時器打出的自然點和人為選取的計數點。一般在紙帶上每5個自然點取一個計數點，間隔為0.1s。試驗探究①利用一段時間內的平均速度代替中間時刻的瞬時速度，是利用紙帶求瞬時速度的常用方法；②試驗步驟可簡化為：放置→固定→連接→先啟后放→重復試驗→數據分析；試驗數據處理及誤差分析測量并記錄數據(1)從三條紙帶中選擇一條點跡最清晰的,舍掉開頭一些過于密集的點跡,找一個適當的點作為計時起點(0點),每5個點取一個計數點進行測量,如下圖(相鄰兩點間還有四個點未畫出).標明0,1,2,3,4測量各計數點到0點的距離x,記錄并填入表中；位置編號012345678t/sx/mv/(m·s1)測量并記錄數據(2)分別計算出相鄰的兩計數點之間的距離x1、x2、x3、(3)利用一段時間內的平均速度等于這段時間中間時刻的瞬時速度,即,求得打下各計數點時的瞬時速度。例如,圖中計數點4對應的速度.將求得的打下各計數點時的瞬時速度填入表格中。作出vt圖像并分析運動規律(1)在坐標紙上建立vt坐標系并依據表格中的數據在坐標系中描點.(2)畫一條直線,讓這條直線通過盡可能多的點,不在線上的點勻稱分布在直線的兩側,偏差比擬大的點忽視不計,如下圖。(3)觀看所得到的直線,分析小車的速度隨時間的變化規律。依據畫出的vt圖像求出小車運動的加速度試驗結論假如畫出的vt圖線是一條傾斜的直線,說明小車做速度勻稱變化的直線運動.圖線和縱軸的交點表示開頭計時時小車的速度初速度。假設圖線與橫軸有交點，表示計時開頭一段時間后,小車才開頭運動.試驗誤差的主要來源參加本試驗計算的量有位移x和時間t，因此誤差主要來源于位移x(1)我們應選擇點跡小而清晰的紙帶，且要用分度值為1mm的刻度尺測量并估讀到。(2)讀數時眼睛要正對點和刻度尺，以盡量減小誤差.(3)小車速度應適當大些,這樣可以減小測量長度帶來的誤差。(4)適中選幾個(如五個)計時點的時間間隔作為時間單位,可減小測量時間間隔帶來的誤差，測量兩計數點間的距離時,要一次完成測量,不要分段測量.試驗數據處理及誤差分析〔1〕作vt圖像時,將各個點按折線全部連接起來的做法是錯誤的,應當先推斷圖像的大體走勢,然后再將各個點連接起來.〔2〕在坐標紙上畫vt圖像時,留意坐標軸單位長度的選取,應使圖像盡量分布在坐標平面中心。(3)紙帶上開頭有一些過于密集的點跡因此通常會舍去這些點,弄清晰所選計數點間的時間間隔t.(4)在測量長度時,假如逐一測量計數點之間的間隔x，就會引起較大的誤差，因此測量各計數點到0點的距離,可以減小測量時帶來的誤差.【精準練習】一、單項選擇題1．〔2023秋·安徽蕪湖·高一安徽師范高校附屬中學校考期末〕小智同學發覺了一張自己以前為討論機動車的運動狀況繪制的圖像〔如圖〕。機動車運動軌跡是直線，但是不知機動車是處于加速還是剎車狀態，請你幫他判定以下合理的說法是〔〕A．機動車處于勻加速狀態 B．機動車的初速度為0C．機動車的加速度為大小為8 D．機動車在前3秒的位移是24m2．〔2022秋·重慶沙坪壩·高一期末〕兩同學用上安裝的聲音秒表軟件測量聲速，聲音秒表檢測到第一次聲音時開頭計時，其次次聲音時停止計時，如下圖，A、B、C、D在一條直線上，將兩個放置在相距為的B、C兩點，一同學在A處拍手一次、D處的同學聽到聲音后過了一段時間后也拍手一次，B、C兩處的秒表計時值分別為和，那么聲速為〔〕A． B． C． D．3．〔2022·高一課時練習〕在“探究小車速度隨時間變化的規律〞試驗中，以下做法不能減小試驗誤差的是〔〕A．選取計數點，把每打五個點的時間間隔作為一個時間單位B．使小車運動的速度盡量小些C．舍去紙帶上密集的點，只利用點跡清晰、點間間隔適當的一局部進行測量、計算D．選用各處平整程度相同的長木板做試驗4．〔2022秋·黑龍江佳木斯·高一階段練習〕運動物體拉動穿過打點計時器的紙帶，紙帶上打下一系列小點，打點計時器打下的點直接記錄了〔〕A．物體運動的時間B．物體在不同時刻的速度C．物體在相鄰相同時間內的速度變化D．物體在不同時間內的位移5．〔2022秋·黑龍江哈爾濱·高一哈爾濱三中開學考試〕百貨大樓一、二樓間有一部正以恒定速度向上運動的自動扶梯，某人以相對扶梯的速度v沿扶梯從一樓向上跑，數得梯子有N1級，到二樓后他又反過來以相對扶梯的速度v沿扶梯向下跑至一樓，數得梯子有N2級，那么自動扶梯實際級數為〔設人計數的速度恒定〕〔〕A． B． C． D．6．〔2022·高一課時練習〕在“探究小車速度隨時間變化的規律〞試驗中，以下說法不正確的選項是〔〕A．紙帶上可以每隔任意相同數量的點選取一個計數點B．使用刻度尺測量長度時，要進行估讀C．作vt圖像時，所描曲線必需經過每一個點D．在數據處理時，常用公式法和圖像法二、多項選擇題7．〔2022·高一課時練習〕在“探究小車速度隨時間變化的規律〞試驗中，以下方法中有助于減小試驗誤差的是〔〕A．選取計數點，把每打5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．舍去紙帶上開頭時密集的點，只利用點跡清晰、點之間間隔適當的那一局部進行測量、計算D．適當增加掛在細繩下槽碼的個數三、試驗題8．〔2023·高一課時練習〕數據處理：求物體的速度與加速度①利用平均速度求瞬時速度：vn=___________=。②利用___________圖像求加速度a．作出___________圖像，通過圖像的___________求解物體的加速度；b．剪下相鄰計數點的紙帶緊排在一起求解加速度。9．〔2022秋·湖南長沙·高一寧鄉一中校考階段練習〕某同學用如圖1所示裝置討論小車運動的速度隨時間變化的規律。〔1〕電火花打點計時器所接的電源應為___________V的___________〔填“溝通〞或“直流〞〕電源。〔2〕以下試驗操作中正確的選項是___________。A．調整定滑輪的高度使細線與長木板平行B．釋放小車前，應讓小車靠近打點計時器C．接通電源的同時，釋放小車D．用刻度尺測量紙帶上兩點間距離時，應移動刻度尺分別測量每段長度〔3〕試驗打出的紙帶如圖2所示，圖上各點為計數點，相鄰兩計數點間還有四個計時點未標出，打點計時器所接電源的頻率為，依據打出的紙帶算出小車運動的加速度_____〔結果保存2位小數〕。〔4〕該同學想用圖像法處理數據求出A、B、C、D、E各點對應小車的速度，其中打B點時小車的速度_______，將求出的各點的速度在坐標系中描點作圖，作出的圖像如圖3所示，由圖3可得小車的加速度________，圖像與縱軸的交點表示________。〔結果保存2位小數〕10．