2024新高一物理第05讲：实验：探究小车速度随时间变化的规律 （原卷版）.docxVIP

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第05讲：实验：探究小车速度随时间变化的规律

一：知识精讲归纳

考点一、实验原理

1．利用纸带计算瞬时速度：以纸带上某点为中间时刻取一小段位移，用这段位移的平均速度表示这点的瞬时速度．

2．用v－t图像表示小车的运动情况：以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，用描点法画出小车的v－t图像，图线的倾斜程度表示加速度的大小，如果v－t图像是一条倾斜的直线，说明小车的速度是均匀变化的．

考点二、实验器材

打点计时器(带导线)、交变电源、纸带、一端带有定滑轮的长铝板、小车、细绳、槽码、刻度尺、复写纸、坐标纸．

考点三、实验步骤

1．如图1所示，把一端带有定滑轮的长铝板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面．铝板上放一个可以左右移动的小车，小车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．

图1

2．把小车停在靠近(填“靠近”或“远离”)打点计时器的位置．先启动打点计时器，后放开小车(填“启动打点计时器”或“放开小车”)，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一行小点．随后，立即关闭电源．

3．换上新纸带，并增减所挂槽码(或在小车上放置重物)，重新操作两次．

考点四、数据记录

1．采集数据

舍掉纸带开头一些过于密集的点，找一个适当的点作为计时起点．可选择相隔0.1s(或更短)的若干计数点进行测量．

如图2所示，先测量出各个计数点到计时起点的距离：x1、x2、x3、x4、x5…，再计算出相邻的两个计数点间的距离：Δx1＝x1，Δx2＝x2－x1，Δx3＝x3－x2，Δx4＝x4－x3，Δx5＝x5－x4，…，填入自己设计的表中．

图2

2．求各计数点的瞬时速度

(1)各计数点对应的瞬时速度用平均速度来代替，即v1＝eq\f(Δx1＋Δx2,2T)，v2＝eq\f(Δx2＋Δx3,2T)，…

T为相邻两个计数点间的时间间隔，若交流电源频率为50Hz，每5个点取一个计数点(中间隔4个点)，则T＝0.1s.

(2)设计表格并记录相关数据

位置编号

0

1

2

3

4

5

6

…

时间t/s

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

v1/(m·s－1)

v2/(m·s－1)

v3/(m·s－1)

…

五、数据分析

1．在坐标纸上建立直角坐标系，横轴表示时间，纵轴表示速度，并根据表格中的数据在坐标系中描点．

2.画一条直线，让这条直线通过尽可能多的点，不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，偏差比较大的点忽略不计，如图3所示．

图3

3．观察所得到的直线，分析物体的速度随时间的变化规律．

4．根据所画v－t图像求出小车运动的加速度a＝eq\f(Δv,Δt).

六、注意事项

1．开始放开小车时，应使小车靠近(填“靠近”或“远离”)打点计时器．

2．先启动打点计时器，等打点稳定后，再放开小车(填“启动打点计时器”或“放开小车”)．

3．打点完毕，立即关闭电源．

4．选取一条点迹清晰的纸带，舍掉开头点迹密集部分，选取适当的计数点(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．

5．不要分段测量各段距离，应尽可能地一次测量完毕(可统一量出各计数点到计时起点的距离

二：考点题型归纳

题型一：计算某点的瞬时速度

1．（2022秋·天津河西·高一校考期末）图是做匀变速直线运动的物体从打点计时器打出的纸带纸带上面每打一点的时间间隔是，且每两个记数点间还有四个计时点已知，，，，，则记数点3的速度等于

A． B． C． D．

2．（2022秋·安徽六安·高一校考阶段练习）如图所示，“探究匀变速直线运动速度随时间的变化规律”实验中打出的一条纸带，相邻计数点间的时间间隔为T，则打C点时物体运动速度的大小为（）

A． B． C． D．

3．（2023·高一课时练习）在用打点计时器测速度的实验中，某同学得到一张打点清晰的纸带如图所示，要求测出D点瞬时速度，本实验采用包含D点在内的一段距离中的平均速度来近似地代表D点的瞬时速度，已知电源频率50Hz，下列几种方法中最准确的是（）

A．， B．，

C．， D．，

题型二：探究速度随时间变化的规律

4．（2022秋·广东潮州·高一统考期末）下图是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带。

（1）已知打点计时器电源频率为50Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为_________s，

（2）ABCD是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出。从图中读出A、B两点间距s=______m，A、B两点间的时间间隔为_________s；C点对应的速度是_________m/s（计算结果保留三位有效数字），加速度为_________m/s2。

5．（2022秋·湖北武汉·高一武汉中学校考阶段练习）在“探究