高中物理人教版 (2019)必修 第一册1 实验：探究小车速度随时间变化的规律习题

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册1 实验：探究小车速度随时间变化的规律习题，共8页。试卷主要包含了1实验，04如图所示等内容，欢迎下载使用。


一、知识与技能
1、巩固打点计时器的使用、纸带数据处理和测量瞬时速度的方法；
2、会运用已学知识处理纸带，求各点瞬时速度。
二、过程与方法
1、通过实验探究，寻求小车速度随时间变化的规律。
2、通过列表、作图等发现小车速度随时间变化的规律。
三、情感态度与价值观
1、通过对小车运动的设计，培养学生积极主动思考问题的习惯，并锻炼其思考的全面性、准确性与逻辑性；
2、通过对纸带的处理，实验数据的图像展现，培养学生实事求是的科学态度，能使学生灵活地运用科学方法来研究问题，解决间题，提高创新意识。
重点难点
1、进行实验，正确操作，记录数据。（重点）
2、分析数据，作出v-t图像，直观反应规律。（重点）
3、正确进行实验操作。（难点）
4、分析数据，作出v-t图像。（难点）
教学准备
课件、打点计时器、纸带、小车、细绳、槽码、刻度尺、一端附有定滑轮的长铝板
教学过程
一、导入新课：
【教师引入课程】引导学生复习速度、加速度的概念，以及根据实验打出的纸带如何求瞬时速度、加速度。
【学生活动】设计研究小车在重物牵引下运动时速度随时间变化的规律的实验方案。
二、讲授新课：
1、实验思路
【教师引导】上一章学习了打点计时器的使用，这节课进一步的学习利用打点计时器探究小车速度随时间变化的规律。
该实验的原理是什么？引导学生设计实验。
【学生讨论】讨论后归纳出该方案主要问题：
（1）目测小车经过某点时按下停表记下的时间与实际经过时间有较大出入；
（2）目光垂直于木板随小车运动，才能准确知道是否经过某点，实验中很难做到，存在偏差；
（3）用某点前后间距均匀的两点间的于均速度作为这二点（中间位置）的瞬时速度存在偏差。
【教师演示】展示用①带有滑轮的长木板；②小车；③带小钩的细线；④25 g的槽码3个，也可以用50 g的钩码或用沙子和小桶代替钩码，用弹簧测力计或天平称量；⑤打点计时器；⑥纸带；⑦刻度尺；⑧学生电源、导线等器材设计的方案。
把一端带有滑轮的长木板平放在实验桌上，木板另一端固定打点计时器，木板上放一个可移动的小车，小车的一端连接穿过打点计时器的纸带，另一端连接绕过滑轮系有槽码的细绳，如图所示。小车在槽码的牵引下运动，通过研究纸带上的信息，探究小车速度随时间变化的规律。
【实验步骤】1、附有滑轮的长度板平放在实验桌上，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、用一条细绳栓住小车使细绳跨过滑轮，下边挂上适量的钩码，让纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车的上面。
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。换上新的纸带，重复实验三次。
2、进行实验
【教师提问】本实验要特别注意哪些事项？
【学生讨论】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，打点稳定后再释放小车；
3、实验时要注意保护小车及滑轮，要避免它们被碰坏；
4、小车另一端所挂的槽码个数要适当，避免加速度过大而使纸带上打的点太少，或加速度太小使各段位移无法区别，从而增大误差。
3、数据记录
【思考与讨论】实验具体操作时，如何得到6组以上的数据？
【教师补充】牵引小车的槽码质量以100g以内为宜。若用到150g以上，则纸带上打出的点数不能满足以0.1s为时间间隔选取6组数据的要求。
【教师提问】在纸带上如何选取计时起点？如何选取计数点？为什么？
【学生回答】舍去前面过于密集的点，找一个适当的点为计时起点，是为了使测量更准确，根据纸带上起始点后的点迹数，适当选取计数点，使纸带上有6~8个计数点，相邻计数点间的时间（或点迹数）相等，目的是减小实验误差，使实验数据更可靠。
【教师引导】纸带的选取和处理
（1）多条纸带中选取一条点迹清晰且点迹排成直线的纸带进行处理，舍掉开头一段过于密集的，找一个适当的点做计时起点，为了减少测量误差和便于计算，每隔4个“计时点”选取一个“计数点”进行测时，相邻计数点的时问间隔为0.1秒。
（2）测量距离时从选取的计时起点到各个计数点的距离。
【教师补充】由公式计算两点间的平均速度，用这个平均速度代表纸带经过这两点中间时刻的瞬时速度，再由各点瞬时速度描点、连线，作出v-t图像，分析小车的运动规律求小车的加速度。
4、数据分析
【教师引导】从刚才小车几个时刻的瞬时速度，我们可以发现速度的变化规律，为了更直观、形象地找出速度随时间的变化规律，我们作其v—t图像。请同学们作出你的小车速度随时间变化的v—t图像。
【学生活动】以小车的运动方向为正方向，计时起点为0时刻，速度为纵轴，时间为横轴，选取适当的单位长度，根据表中数据，作出小车运动的v-t图像。
【教师总结】我们看到，每次实验描出的几个点都大致落在一条倾斜的直线上。我们有理由认为如果是理想情况（没有实验误差），这些点就真的全部落在一条倾斜的直线上。作图时，画一条倾斜的直线，让大部分点在真线上，其余的点较为均匀地分布在其两侧。图线要充分利用坐标纸空间。
课堂练习
1、气垫导轨上的滑块经过光电门时，其遮光条将光遮住，电子计时器可自动记录遮光时间。测得遮光条的宽度为，用近似代表滑块通过光电门时的瞬时速度。为使更接近瞬时速度，下列做法正确的是( )
A.换用宽度更宽的遮光条B.换用宽度更窄的遮光条
C.增大滑块的质量D.减小滑块的质量
答案：B
2、如图所示，在用光电门传感器、数据采集器和计算机等器材测量小车做匀加速运动的加速度的实验中，如果两挡光片的间距d不变，仅改变两挡光片的宽度b，以下说法正确的是( )
A.无论两挡光片各自宽度变小还是变大，测出的加速度不变
B.只要两挡光片宽度的减小量相同，测量误差就可避免
C.从理论上讲，两挡光片的宽度都变小，测量的误差会减小
D.两挡光片的宽度都变小，测得小车的加速度必定变大
答案：C
3、在研究匀变速直线运动的实验中，算出小车经过各计数点的瞬时速度见下表。
为了计算加速度，合理的方法是( )
A.根据任意两计数点的速度用公式算出加速度
B.根据实验数据画出图像，量出其倾角，由公式求出加速度
C.根据实验数据画出图像，由图像上相距较远的两点所对应的速度、时间用公式算出加速度
D.依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度
答案：C
4、为测定气垫导轨上滑块的加速度，滑块上安装了宽度为的遮光板(如图所示)．滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门，配套的数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门的时间为，通过第二个光电门的时间为，遮光板从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间为，则下列说法正确的是( )
A.滑块通过第二个光电门时的速度为0.82 m/s
B.滑块的加速度是
C.滑块在两光电门间的平均速度是0.57 m/s
D.两光电门间的距离为0.25 m
答案：ABC
5、在“测定匀变速直线运动的加速度”实验中，下列方法有利于减小实验误差的是（ ）
A.选取记数点，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，光滑程度相同的长木板做实验
答案：ACD
6、小车牵引纸带沿斜面下滑，用打点计时器打出的纸带如图所示。已知打点周期为0.02s。根据纸带提供的数据填写表格并求出加速度为___________，作出图像。(保留3位有效数字)
答案：0.1450.2450.3550.4550.5600.665
1.04如图所示
板书设计
2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律
1、实验思路：原理、器材、步骤、数据记录表格
2、进行实验：实验步骤、注意事项
3、数据记录：计时起点、计数点选取，长度测量，瞬时速度的计算
4、数据分析：选择合适的单位长度，描点、连线，分析v—t图像
教学后记
引导学生对本节多学知识进行自主交流探究，根据学生表述，查漏补缺，并有针对性地进行讲解补充。
计数点序号
1
2
3
4
5
6
计数对应的时刻/s
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
通过计数点的速度/()
44.0
62.0
81.0
100.0
110.0
138.0
分段
第1段
第2段
第3段
第4段
第5段
第6段
时间t/s
0~0.1
0~0.2
0.2~0.3
0.3~0.4
0.4~0.5
0.5~0.6
隔断位移x/m
平均速度