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2018-2019学年(人教版)必修一:第二章1实验:探究小车速度随时间变化的规律

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              第二章       匀变速直线运动的研究
        1   实验:探究小车速度随时间变化的规律


    1.(多选)在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中,下列
操作正确的是(  )
    A.电火花计时器应使用          6 V 以下交流电源
    B.电火花计时器应固定在长木板有滑轮的一端
    C.释放小车前,小车要靠近电火花计时器
    D.应先接通电源,后释放小车
    解析:电火花计时器应使用            220 V 交流电源,选项       A 错误;电
火花计时器应固定在长木板没有滑轮的一端,选项                     B 错误;释放小
车前,小车要靠近电火花计时器,选项                 C 正确;应先接通电源,后
释放小车,选项       D 正确;故选     CD.
    答案:CD
    2.(2016·天津卷)某同学利用图示装置研究小车的匀变速直线运
动.


    (1)实验中必要的措施是______.
    A.细线必须与长木板平行

    B.先接通电源再释放小车

    C.小车的质量远大于钩码的质量

    D.平衡小车与长木板间的摩擦力
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    (2)他实验时将打点计时器接到频率为              50 Hz 的交流电源上,得

到一条纸带,打出的部分计数点如图所示(每相邻两个计数点间还有

4 个点,图中未画出).s1=3.59         cm,s2=4.41   cm,s3=5.19  cm,

s4=5.97 cm,s5=6.78  cm,s6=7.64  cm.则小车的加速度       a=______ 
m/s2(要求充分利用测量的数据),打点计时器在打                 B 点时小车的速度

vB=______ m/s.(结果均保留两位有效数字)


    解析:(1)实验时,细线必须与长木板平行,以减小实验的误差,

A 正确;实验时要先接通电源再释放小车,B                  正确;此实验中没必

要使小车的质量远大于钩码的质量,C                错误;此实验中不需平衡小

车与长木板间的摩擦力,D           错误.

    (2)两相邻计数点间的时间间隔           T=0.1     s;由逐差法可得       a=

s6+s5+s4-s3-s2-s1
      9T2     =0.80   m/s2,打点计时器在打        B 点时小车的速度
    s1+s2

vB=  2T =0.40 m/s.
    答案:AB (2)0.80 0.40
    3.光电计时器是一种常用计时仪器,其结构如图甲所示,a、
b 分别是光电门的激光发射和接收装置,当有滑块从                     a、b 间通过时,
光电计时器就可以显示出物体的挡光时间.现有某滑块在斜面上滑

行,先后两次通过光电门           1 和 2,计时器显示的挡光时间分别是             t1=

     -2           -2
5×10    s、t2=3×10    s,从光电门     1 到光电门    2 所经历的总时间
t=0.15 s,用分度值为      1 mm 的刻度尺测量小滑块的长度            d,示数如
图乙所示.
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    (1)读出滑块的长度      d 为________cm.

    (2)滑块通过光电门的速度         v1、v2 分别为________m/s、
________m/s.
    (3)滑块的加速度大小为________.(计算结果保留两位小数)
    解析:(1)由题图,可知
    d=8.42 cm-4.00 cm=4.42 cm.
    (2)通过光电门的速度

        d              d

    v1=t1=0.88 m/s,v2=t2=1.47 m/s.
    (3)滑块的加速度

       v2-v1 1.47-0.88
    a=   t =   0.15  m/s2=3.93 m/s2.
    答案:(1)4.42 (2)0.88 1.47 (3)3.93 m/s2
    4.某同学用打点计时器研究小车的匀变速直线运动.他将打点

计时器接到电源频率为          50  Hz 的交流电源上,实验时得到一条实验

纸带,纸带上      O、A、B、C、D、E、F、G          为计数点,每相邻两个

计数点间还有      4 个点没有画出.


    (1)两相邻计数点间的时间间隔           T=________ s.
    (2)由纸带可知,小车的加速度           a=________  m/s2(结果保留两位

有效数字).
    (3)若实验时,电源频率略低于           50 Hz,但该同学仍按        50 Hz 计
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算小车的加速度,则测量得到的小车加速度与真实加速度相比将

________(填“偏大”“偏小”或“不变”).
    (4)下列方法中有助于减小实验误差的是_________(选填正确答
案的标号).
    A.选取计数点,把每打          5 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.舍去纸带上开始时密集的点,只利用点迹清晰,点间隔适
当的那一部分进行测量、计算
    D.适当增加挂在细绳下钩码的个数

    解析:(1)当电源频率是        50 Hz 时,打点计时器每隔         0.02 s 打一

次点,每相邻两个计数点间还有              4 个点没有画出,因此相邻计数点

间的时间间隔      T=5×0.02 s=0.1 s.

    (2)Δx=0.75 cm,根据逐差法可得

       Δx
    a=T2=0.75 m/s2. 
    (3)当电源频率低于      50  Hz,其打点周期大于        0.02 s,所以仍按

                       Δx
50   Hz 计算时,根据      a=T2可知,测出的加速度数值将比真实值偏
大.
    (4)选取计数点,把每打        5 个点的时间间隔作为一个时间单位,

可以减小测量长度时的误差,A             正确;为了减小实验的测量误差,

加速度应适当,不宜过小或过大,B               错误;舍去纸带上开始时密集
的点,只利用点迹清晰,点间隔适当的那一部分进行测量、计算,

可以减小误差,C        正确;适当增加钩码的个数,可以适当增大加速

度,减小实验的误差,D          正确.

    答案:(1)0.1 (2)0.75 (3)偏大 (4)ACD
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    5.实验小组在用打点计时器测定匀变速直线运动加速度的实验

中,得到一条纸带如图所示,A、B、C、D、E、F、G                     为计数点,

相邻计数点间的时间间隔为            0.1   s,利用刻度尺已经测量得到           x1=

1.20 cm,x2=1.60  cm,x3=1.98  cm,x4=2.38  cm,x5=2.79  cm,

x6=3.18 cm.


    (1)根据给出的实验数据,判断该实验小组使用的刻度尺的最小
刻度是什么?

    (2)计算运动物体在      B、C、D、E、F      各点的瞬时速度.
    (3)试作出  v-t  图象,并由图象求物体的加速度.
    解析:(1)因为给出的测量长度的数据都是以厘米为单位,小数
点后保留两位有效数字,即精确到了毫米,最后的一位是估读出来

的,所以刻度尺的最小刻度是毫米.

    (2)某一点的瞬时速度等于相邻两点间的平均速度,根据平均速

度的定义可以求得:vB=14          cm/s,vC=17.9  cm/s,vD=21.8  cm/s,

vE=25.85 cm/s,vF=29.85 cm/s.
    (3)根据上一问计算出来的速度,在坐标系中可确定                   5 个不同时

刻的对应速度,描出这          5 个点,用平滑曲线连接各点,作出图象如
图所示.


    v-t 图象的斜率表示物体运动的加速度,在图上取相距较远的
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两个点的坐标代入加速度公式进行计算,可得                   a=39.6 cm/s2.

    答案:(1)毫米 (2)14 cm/s 17.9 cm/s 
    21.8 cm/s 25.85 cm/s 29.85 cm/s 

    (3)图象见解析 39.6 cm/s2
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