1、11 实验：探究小车速度随时间变化的规律（一）重点知识回眸一、实验步骤1如图 1 所示，把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，打点计时器固定在长木板没有滑轮的一端，连接好电路图 12把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下面挂上适当的钩码，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行，然后把纸带穿过打点计时器，并把纸带的另一端固定在小车的后面3把小车停在靠近打点计时器的位置，先接通电源，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串小点，随后立即关闭电源换上新纸带，重复操作两次二、数据处理1挑选纸带并测量在三条纸带中选择一条点迹最清晰的为了便于测量，舍掉开头一些过于
2、密集的点迹，找一个适当的点当作计时起点(0 点)，每 5 个点(相隔 0.1 s)取一个计数点进行测量，如图 2 所示(相邻两点间还有 4 个点未画出)图 22瞬时速度的计算和记录(1)计算方法：时间间隔很短时，可用某段时间的平均速度表示这段时间内某一时刻的瞬时速度，即 vn .例如，图中计数点 4 的速度 v4 ，其中 T0.1 s.xn xn 12T x4 x52T(2)设计表格并记录相关数据位置 0 1 2 3 4 5 6 7时刻t/s00.10.20.30.40.50.60.7v(ms1 )3.作出小车运动的 v t 图象2(1)定标度：坐标轴的标度选取要合理，应使图象大致布满坐标纸(
3、2)描点：在坐标纸上描出各个坐标点的位置(3)连线：用一条平滑的曲线或直线“拟合”这些点4实验结论如果画出的 v t 图象是一条倾斜的直线，说明小车做速度均匀变化的直线运动图象和纵轴的交点表示开始计时时小车的速度初速度三、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，舍弃开头点迹密集部分，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 等于多少一般在纸带上每隔 4 个点取一个计数点，即时间间隔为 T0.025 s0.1 s.5在坐标纸上画 v t 图象时，注意坐标轴单位长度的选取，应
4、使图象尽量布满坐标纸6利用描出的点作 v t 图象时，不要将相邻的点依次相连成折线，而应使大多数点在直线(或曲线)上，不在线上的点均匀分布在直线(或曲线)两侧，个别离线较远的点舍去（二）精品同步练习第部分选择题一、选择题：本题共 8 小题。将正确答案填写在题干后面的括号里。1关于用打点计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，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开始实验时小车应靠近打点计时器一端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【答案】BC【解析】打点计时器应固定在长木板上没有滑轮的一端，A 错误；小车开始时靠近打点计时器
5、是为了使小车的运动距离较大，B 正确；打点计时器在使用时，为了使打点稳定，同时为了提高纸带的利用率，使尽量多的点打在纸带上，要应先接通电源，再放开纸带，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，D 错误。2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3B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，要估读到最小刻度的下一位D作 v-t 图象时，所描线必须经过每一个点【答案】C3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
6、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对于偏离直线较远的点，说明误差太大，应舍去【答案】BD【解析】作 v-t 图时，为了使图线尽量准确，应该有较多的数据点，选项 A 错误 B 正确；作图时应使尽量多的点在直线上，其他的点均匀地分布在直线两侧，个别误差大的点，可以舍去不予考虑，选项 C 错误 D 正确。4如图所示是同一打点计时器打出的 4 条纸带，哪条纸带的加速度最大 ( )【答案】A【解析】4 条纸带的时间间隔相等，其中 C、D 两条纸带上的点间隔均匀表明
7、它们是做匀速直线运动，可看做加速度为零；A、B 两条纸带上的点间隔在不断增大，且 A 条纸带上的点相邻间距之差较大，故纸带 A 的加速度最大，所以选项 A 正确。5在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，获得如图所示的纸带，A、 B、 C、 D、 E、 F、 G 为计数点，相邻两计数点的时间间隔为 T， 1x、 2、 3、 4x、 5、 6分别为 AB、 BC、 CD、 DE、 EF、 FG 间的距离，下列可用来计算打 D 点时小车速度的表达方式有( )4A 34xT B 2345xxTCD【答案】BD6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，某同学将打点计时器打出的三条纸带
8、，分别以间隔相同点迹的方式依次剪成短纸条，按先后顺序一端对齐粘贴在一起。然后用平滑线段将各段纸带顶端的中点连起来，如图甲、乙、丙所示，则根据纸带的特点即可研究物体的速度随时间的变化规律。以下说法正确的是( )A图甲表示物体处于静止B图乙表示物体做匀速直线运动C图乙表示物体的速度随时间均匀增加D图丙表示物体的速度先随时间均匀增加，后保持不变【答案】CD【解析】短纸带的高度即表示相应时间内物体的位移 x；因点迹间隔相同，故发生各位移 x 的时间间隔 t 相等，而纸带宽度是相同的，正好可以用水平方向的宽度来表示时间。 t 相同时， v t x，即纸带的高度恰可反映小车的速度大小。综上可知，平滑的线段
9、可表示物体运动的 v-t 图象，C、D 正确。7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5D选用各处平整程度、光滑程度相同的长木板做实验【答案】ACD8在实验中，利用纸带上的数据和第一章的方法得出各计数点的瞬时速度后，以速度 v 为纵轴，以时间 t 为横轴建立直角坐标系。某次实验中某同学描出的点如图所示。在直角坐标系上一共描出了 10 个点。下列思考有道理的是( )这 10 个点无论如何也不在一条直
10、线上，因此小车运动的 v-t 图象不可能为一条直线，而应为一条光滑的曲线这 10 个点中有 6 个点虽然不在一条直线上，但它们紧挨在一条直线附近，只有 F 和 B 两点离这条直线太远在 10 个点当中只有 4 个点能画在一条直线上( A、 D、 G、 I)，有六个点不在该直线上，这条直线肯定不能表示小车运动的规律与直线偏差较小的点( C、 E、 H、 J)可能是实验误差造成的，而与直线偏离较大的点( B、 F)则可能是实验中出现错误造成的A B C D【答案】B【解析】任何实验都会存在一定的误差，也正是因为有误差的存在， v-t 图中的数据点才不可能严格在一条直线上；如果有些数据离直线很远，说
11、明这个数据很可能是错误的，所以错误，正确，选项 B 符合题意。第部分非选择题二、非选择题：本题 4 个小题。将符合题意的内容填写在题目中的横线上，或按题目要求作答。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。9在“探究小车的速度随时间变化的规律”的实验中，某同学操作过程中有以下实验步骤：A拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，先放开纸带，再接通电源；6B将打点计时器固定在长木板上，并连接好电路；C把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下边吊着适当重的钩码，放手后看小车能否在木板上做平稳的加速运动；D断开电源，取下纸带
12、；E把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上，并使附有定滑轮的一端伸出桌面；F将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔；G换上新纸带，重复操作两次。(1)其中有错误的步骤是_；应改正为_。(2)将改正后的步骤按合理的顺序写在横线上：步骤顺序为_。【答案】(1)A 应先接通电源，再放开纸带 (2)EBCFADG10(1)在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，给你以下器材：电磁打点计时器、电池组、纸带、复写纸、小车、钩码、细绳、一端附有定滑轮的长木板，其中不需要的器材是_，还需要增添的器材有_。(2)关于“探究小车速度随时间变化的规律”这一实验，下列说法正确的是_。A长木板不能侧向倾斜
13、，也不能一端高一端低B在释放小车前，小车应紧靠在打点计时器处C应先接通电源，待打点计时器打点稳定后再释放小车D打点计时器应接在低压直流电源上E小车运动时要保持纸带与打点计时器平面、木板平行F必须选择点迹清晰的纸带，且应以打点计时器打下的第一个点为第一个计数点G画 v-t 图象时，应先描点后连线，并且要把描出的所有点都连接起来【答案】(1)电池组；低压交流电源、刻度尺 (2)BCE711用电磁打点计时器、光滑平板、小车等器材探究小车速度随时间变化的规律，如图所示是某同学即将释放小车前的实验装置图，该装置图中有 3 处明显错误，它们分别是：(1)_；(2)_；(3)_。【答案】(1)细线与平板不平
14、行 (2)打点计时器接的是直流电源 (3)小车离打点计时器的距离太远12在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，打点计时器接在 50 Hz 的低压交变电源上。某同学在打出的纸带上每 5 点取一个计数点，共取了 A、 B、 C、 D、 E、 F 六个计数点(每相邻两个计数点间的四个点未画出)，如图甲所示。从每一个计数点处将纸带剪开分成五段(分别为a、 b、 c、 d、 e 段)，将这五段纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在 xOy 坐标系中，如图乙所示。8(1)请你在 xOy 坐标系中用最简洁的方法作出能表示 v-t 关系的图线(在图乙中作答)，并指出哪个轴相当于 v 轴？_。(2)从第一个计数点
15、开始计时，为了求出 0.15 s 时刻的瞬时速度，需要测出哪一段纸带的长度？_。(3)若测得 a 段纸带的长度为 2.0 cm， e 段纸带的长度为 10.0 cm，则可求出加速度的大小为_ 2m/s。【答案】(1) v-t 图线见解析图 y 轴相当于 v 轴 (2) b 段 (3)2.0【解析】(1)以纸带宽度为时间单位 0.1 s， x 轴相当于 t 轴， y 轴相当于 v 轴，每段纸带上端中点的纵坐标相当于这段时间中间时刻的瞬时速度。把纸带上端中点连起来就得到 v-t 图线。(2)用 b 纸带的长度除以 0.1 s 就是完成 b 纸带这段长度的平均速度，也近似等于 0.15 s 时刻的瞬时速度，故需测出 b 纸带的长度。1
