2023版新教材高中物理微点1实验：探究小车速度随时间变化的规律新人教版必修第一册

微点1 实验：探究小车速度随时间变化的规律
过基础
1．[2022·浙江丽水四校高一联考]在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中，
(1)从下列给出的器材中选出实验中所需的，并将它们填在横线上(填编号)：
A．电磁打点计时器 B．天平C．低压交流电源 D．低压直流电源
E．细绳和纸带 F．钩码和小车G．停表 H．一端有滑轮的长木板
I．刻度尺
选出的器材有________；
(2)某同学按照以下步骤进行操作：
A．换上纸带重复做三次，选择一条较为理想的纸带；
B.将打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，接上电源；
C．把小车停在靠近打点计时器的地方，先放开小车，再接通电源；
D．断开电源，取下纸带；
E．把一条细绳拴在小车前端，绳跨过滑轮挂上钩码；
F.把纸带固定在小车后端并让纸带穿过打点计时器．
以上步骤有错误的是________，错误步骤修改正确后，合理的顺序是________(填步骤前的字母).
2．如图(a)所示，为“探究小车速度随时间变化的规律”的实验，图(b)为实验中所用打点计时器的学生电源．由学生电源可以判断该同学选用的是图(c)中的________(填“甲”或“乙”)计时器．图(b)中存在的错误有：①________；②________．
3．某同学用如图所示装置做“探究小车速度随时间变化的规律”实验．
(1)图中仪器A叫作________计时器，使用220 V________电源(选填“交流”或“直流”)，释放小车前，小车应停在________(选填“靠近”或“远离”)仪器A的位置．
(2)在使用打点计时器来分析物体运动情况的实验中，有以下基本步骤：
A．松开纸带让物体带着纸带运动
B．穿好纸带
C．把打点计时器固定好
D．接通电源，进行打点
以上步骤的正确顺序是________．
4．小明同学按如图所示装置做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验．
(1)释放小车时，实验装置如图甲所示，该装置或操作中的错误是________．
A．电磁打点计时器接在直流电源上了
B．小车质量没有远大于槽码质量
C．小车离打点计时器过远
(2)如图乙为改正装置后打下的一条纸带的中间部分，A、B、C、D为其中连续打出的四个点(已知打点计时器打点时间间隔T＝0.02 s).由于操作不慎，C点模糊了，小明仍用此纸带来研究．从图上可以读得A点在刻度尺上位置的读数为________cm，在打下C点时小车的速度最接近于________m/s(结果保留三位有效数字).
5．在研究小车运动情况的实验中，已计算出小车经过各计数点的瞬时速度如下表：
为了计算加速度，下列方法合理的是( )
A.根据任意两计数点的速度用公式a ＝Δv Δt
计算出加速度 B.根据实验数据画出v ­t 图像，量出其倾角，由公式a ＝tan α求出加速度
C.根据实验数据画出v ­t 图像，由图像上相距较远的两点所对应的速度、时间用公式a ＝Δv Δt
计算出加速度 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
6．[2022·江苏南京检测]用电磁打点计时器“研究匀变速直线运动”的实验中，打点计时器的工作频率为50 Hz ，如图所示是一次记录小车运动情况的纸带，图中A 、B 、C 、D 、E 、F 、G 为相邻的计数点，相邻计数点间还有四个点未画出．
(1)根据运动学有关公式可求得v B ＝16.50 cm/s ，v C ＝________cm/s ，v D ＝26.30 cm/s ；
(2)利用求得的数值在如图所示的坐标系中作出小车的v ­t 图线(以打A 点时开始计时)，并根据图线求出小车运动的加速度a ＝________m/s 2；(结果保留两位有效数字)
(3)将图线延长与纵轴相交，交点的纵坐标是________cm/s ，此速度的物理意义是________．
7．[2022·山东潍坊高一检测]某学习小组利用如图甲装置研究小车运动的规律．
(1)实验时打点计时器接到频率为50 Hz的交变电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图乙所示(每相邻两个计数点间还有4个点未画出).x1＝4.09 cm，x2＝4.91 cm，x3＝5.69 cm，x4＝6.47 cm，x5＝7.28 cm，x6＝8.14 cm.根据测量数据，分别计算了打点计时器在打B、C、D、E、F点时小车的速度，请将你计算所得的打C点时的速度填入表格．
(2)根据(1)中表格数据，以打A点时为计时起点，在右图所示的坐标纸中画出小车运动的v­t图像．
(3)根据图像得出打A点时小车的速度为________m/s.
(4)根据图像求得小车运动的加速度a＝________m/s2(结果保留一位有效数字).
8．“探究小车速度随时间变化的规律”的实验装置如图甲所示，打点计时器的工作频率为50 Hz.纸带上计数点的间距如图乙所示，其中每相邻两点之间还有4个点未画出．
(1)部分实验步骤如下：
A.测量完毕，关闭电源，取出纸带
B.接通电源，等打点计时器工作稳定后放开小车
C.将小车停靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连
D.把打点计时器固定在平板上，让纸带穿过限位孔
上述实验步骤的正确顺序是________(用字母填写).
(2)图乙中标出的相邻两计数点的时间间隔T＝________s．
(3)计数点5对应的瞬时速度大小的计算式为v5＝________．
(4)如果当时电网中交流电的频率是49 Hz，而做实验的同学并不知道，那么速度的测量值与实际值相比________(选填“偏大”“偏小”或“不变”).
微点1 实验：探究小车速度随时间变化的规律[过基础] 1．答案：(1)ACEFHI (2)C BFECDA或BEFCDA
解析：(1)在本实验中，不需要测量小车或钩码的质量，因此不需要天平，打点计时器使用的是交流电源，因此不需要直流电源，同时打点计时器记录了小车运动时间，因此不需要停表．测量点迹间的距离需要刻度尺，所以需要的器材是ACEFHI.
(2)步骤有错误的是C，应先接通电源，再释放小车．根据先组装器材再进行实验最后进行数据处理的顺序可知，操作步骤顺序为BFECDA(BEFCDA也正确).
2．答案：乙①接线柱接在直流电上②电压选择12 V挡
解析：图甲的电火花计时器用的是220 V交流电，即日常的家用电；而图乙的电磁打点计时器用的约为8 V的交流电，图(b)的学生电源工作电压为2～16 V，所以该同学用的是图乙的电磁打点计时器．图(b)中导线应接在学生电源右边的交流“AC”接线柱上，且调整输出电压为8 V．故图(b)中存在的错误有：①接线柱接在直流电上；②电压选择12 V挡．3．答案：(1)电火花交流靠近(2)CBDA
解析：(1)题图中仪器A叫作电火花计时器，使用220 V交流电源，实验过程中，放开小车前，小车要靠近电火花计时器．(2)在使用打点计时器来分析物体运动情况的实验中，
先把电火花计时器固定好，穿好纸带，再接通电源，进行打点，之后松开纸带让物体带着纸带运动，故正确的顺序是CBDA.
4．答案：(1)AC (2)2.95 1.40
解析：(1)电磁打点计时器应接在交流电源上；不需小车质量远大于槽码质量；小车离打点计时器过远，故选A 、C.
(2)A 点在刻度尺上位置的读数为2.95 cm ；打点计时器打点时间间隔T ＝0.02 s ，在打下C 点时小车的速度
v C ＝x D －x B 2T ＝（9.60－4.00）×10－2 m 2×0.02 s
＝1.40 m/s. 5．答案：C
解析：选项A 中的方法偶然误差较大，选项A 错误；选项D 中的方法实际上也仅由始末两时刻速度决定，偶然误差也比较大，选项D 错误；只有利用实验数据画出对应的v ­t 图像，才可充分利用各次测量数据，减少偶然误差，由于在物理图像中，两坐标轴的分度值往往是不相等的，根据同一组数据，可以画出倾角不同的许多图像，选项B 错误；正确的方法是根
据表中数据画出v ­t 图像，根据图像找出不同时刻所对应的速度值，然后利用公式a ＝Δv Δt
算出加速度，选项C 正确．
6．答案：(1)21.40 (2)图见解析 0.50 (3)11.60 开始计时时小车的速度(即表示小车在A 点的瞬时速度)
解析：(1)电磁打点计时器的频率是50 Hz ，每隔0.02 s 打一个点，根据题意可知，每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，因此相邻两个计数点之间的时间间隔为T ＝5×0.02 s ＝0.1 s ，
根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，因此有
v C ＝x BD t BD ＝1.90＋2.382×0.1
cm/s ＝21.40 cm/s. (2)描点作图，用平滑曲线连接，如图所示．
速度—时间图像中斜率表示加速度，所以a ＝k ＝Δv Δt ＝0.363－0.1650.5－0.1
m/s 2＝0.50 m/s 2. (3)将图线延长与纵轴相交，交点的纵坐标是11.60 cm/s ；此速度的物理意义是开始计时时小车的速度(即表示小车在A 点的瞬时速度).
7.
答案：(1)0.53 (2)如图所示 (3)0.37 (4)0.8
解析：(1)每相邻计数点之间有4个点未画出，故相邻计数点之间的时间间隔T ＝0.1 s ，由v C ＝x 2＋x 32T
得v C ＝ （4.91＋5.69）×10－2 m 2×0.1 s
＝0.53 m/s. (2)描点作图如图所示．
(3)由图可得v A ＝0.37 m/s.
(4)由v ­t 图线斜率可得a ＝0.8 m/s 2.
8．答案：(1)DCBA (2)0.1 (3)x 4＋x 52T
(4)偏大 解析：(1)实验步骤的正确顺序是DCBA.
(2)相邻两计数点之间有4个点未画出，故T ＝0.02×5 s ＝0.1 s.
(3)计数点5对应的瞬时速度为v 5＝x 4＋x 52T
. (4)当交流电的频率低于50 Hz 时，打点的时间间隔将大于0.02 s ，计算速度时仍按0.02
s 计算，由v －＝x t
可得，测出的速度大于真实值．。