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实验1 探究小车速度随时间变化规律
一、实验装置图
二、实验仪器
打点计时器、电源、纸带、小车、细绳、钩码
三、实验步骤
1、固定好打点计时器，接好电源，安装小车、细绳、钩码，纸带穿过打点计时器，固定在小车后面。
2、把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，后放开小车。
3、小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带。
4、更换纸带重复实验三次，选择一条比较理想的纸带进行测量、分析。
三、误差分析
（1）纸带与限位孔摩擦不均匀造成系统误差。
（2）测量、读数、作图的偶然误差。
四、注意事项
1、细绳尽可能与木板平行，以确保细绳对小车的拉力不变。
2、开始释放小车时，小车应尽量靠近打点计时器。
3、小车的加速度应适当大一些，以能在纸带长约50cm的范围内清楚地取7~8个计数点为宜。
4、不要分段测量各段位移，应尽可能地一次测量完毕（可先统一量出各计数点到计数起点0的距离），按精度要求进行读数。
五、高频考点判断（下列关于“探究小车速度随时间变化规律”的实验对的打“√”，错的打“×”）
1、需要将导轨远离滑轮的一端适当垫高（ ）
2、悬挂的槽码质量应远小于小车的质量（ ）
3、在小车运动结束后，先关闭打点计时器再取下纸带（ ）
4、长木板一定要略为倾斜（ ）
5、电磁打点计时器接220V交流电源（ ）
6、小车靠近打点计时器，放开小车再打开电源开始打点（ ）
7、小车拖动纸带的同时打开电源（ ）
8、纸带上打点越密集的地方速度越大（ ）
9、实验过程中不需要平衡小车受到的阻力（ ）
10、电磁打点计时器是一种测量点迹距离的仪器（ ）
11、实验用的槽码质量可以大于小车的质量（ ）
12、电火花计时器应该选用 220V 交流电源（ ）
13、选择计数点时，必须从纸带上打下的第一个点开始（ ）
14、若连接槽码和小车的细线与轨道不平行，应将轨道的一端垫高（ ）
15实验时必须通过调节轨道左端的滑轮以让细线和轨道平行（ ）
16、实验时必须把轨道右端抬高以补偿阻力，但不需要满足槽码的质量远小于小车的质量（ ）
17、为了提高实验的精度，本实验需要改变车中砝码的个数以改变运动小车的质量，获得多组数据（ ）
18、先释放小车，再接通电源（ ）
19、将接好纸带的小车停在靠近长木板滑轮处（ ）
20、将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处（ ）
六、典型例题
【例题1】（2024年3月·杭州二模）如图所示，是“探究小车速度随时间变化规律”的实验装置。
（1）该实验中，下列操作步骤必要的是_______
A．需将导轨远离滑轮的一端适当垫高
B．悬挂的槽码质量应远小于小车的质量
C．小车运动结束后，先关闭打点计时器再取下纸带
（2）如图所示，是某次正确操作后得到的纸带，已知打点计时器所用交流电源的频率为50Hz，由此可测得纸带上打B点时小车的速度为_______m/s（保留两位有效数字）。
（3）如图所示，某同学将正确操作得到的纸带每隔0.1s剪断，得到若干短纸条。再把这些纸条并排贴在一起，使这些纸条下端对齐，作为时间坐标轴，将纸条左上端点连起来，得到一条直线。则该直线_______。
A．可以表示小车位移—时间图像
B．可以表示小车速度—时间图像
C．与时间轴夹角的正切为速度大小
D．与时间轴夹角的正切为加速度大小
（4）利用该装置还可以做的实验有_______（多选）
A．探究加速度与力、质量的关系
B．利用打点计时器测量小车的平均速度和瞬时速度
C．补偿阻力后，利用小车下滑过程验证机械能守恒定律
【例题2】（2022年12月·台州三模）在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图1，某同学将打点计时器接在的电源上。在打出的纸带上每5个点取一个计数点，共取了1、2、3、4、5、6六个计数点，如图2。
（1）图1中打点计时器所接的电源为_______（选填“”或“”）交变电源；
（2）图2中计数点2的读数为_______；
（3）打下图2中计数点3时，小车的速度大小为_______m/s；（结果保留2位有效数字）
（4）该同学从每一个计数点处将纸带剪开分成几段，将这些纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在坐标系中，如图3所示，最后将纸条上端中心连起来，于是得到v- t图像，用该图像探究小车速度随时间变化的规律是否可行？_______（选填“可行”或“不可行”）。
七、针对训练
1、在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，得到一条纸带，截取其中点迹清晰的一段，并标注了A、B、C、D、E、F、G共7个计数点（每两个点迹标注一个计数点），其中计数点E周边的点迹如图所示。已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz。
（1）取计数点A对应时刻为0时刻，将E点对应的速度在如图所示的坐标纸上描出（其中B、C、D、F四个点相应的速度已完成描点），并拟合图线________。
（2）根据拟合的图线可得小车运动的加速度a=________m/s 。
2、小明同学利用图1所示装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验。
（1）对于该实验，下列说法正确的是___________（多选）
A．每次改变小车质量后，都需重新补偿阻力
B．为了减小实验误差，槽码的质量应远小于小车质量
C．处理数据时，在纸带上必须连续5个计时点选取一个计数点
D．补偿阻力时，应取下细线与槽码，而小车后面的纸带需穿过限位孔
（2）用该实验装置还能完成的实验是___________
A．探究平抛运动的特点 B．探究小车速度随时间变化的规律
C．验证机械能守恒定律 D．探究两个互成角度的力的合成规律
3、如图1所示是“探究小车速度随时间变化的规律”实验装置图，该装置同时也可以完成“探究物体加速度与质量、力的关系”。
（1）用该装置完成“探究小车速度随时间变化的规律”实验时，下面说法正确的是________（单选）
A.图中打点计时器应使用8V左右的交流电源
B.实验时必须通过调节轨道左端的滑轮以让细线和轨道平行
C.实验时必须把轨道右端抬高以补偿阻力，但不需要满足槽码的质量远小于小车的质量
D.为了提高实验的精度，本实验需要改变车中砝码的个数以改变运动小车的质量，获得多组数据
（2）某同学利用如图1所示的装置进行“探究小车速度随时间变化的规律”的实验，实验中重物始终未落地，最后得到了如图2所示的速度—时间图像，根据图像可以分析出在实验操作中可能存在的问题是_____（单选）
A.实验中没有补偿阻力
B.实验中没有满足小车质量远大于槽码质量
C.实验中先让释放小车后打开打点计时器
D.实验中未保持细线和轨道平行
参 考 答 案
高频考点判断—答案
1、需要将导轨远离滑轮的一端适当垫高（ × ）
2、悬挂的槽码质量应远小于小车的质量（ × ）
3、在小车运动结束后，先关闭打点计时器再取下纸带（ √ ）
4、长木板一定要略为倾斜（ × ）
5、电磁打点计时器接220V交流电源（ × ）
6、小车靠近打点计时器，放开小车再打开电源开始打点（ × ）
7、小车拖动纸带的同时打开电源（ × ）
8、纸带上打点越密集的地方速度越大（ × ）
9、实验过程中不需要平衡小车受到的阻力（ √ ）
10、电磁打点计时器是一种测量点迹距离的仪器（ × ）
11、实验用的槽码质量可以大于小车的质量（ √ ）
12、电火花计时器应该选用 220V 交流电源（ √ ）
13、选择计数点时，必须从纸带上打下的第一个点开始（ × ）
14、若连接槽码和小车的细线与轨道不平行，应将轨道的一端垫高（ × ）
15实验时必须通过调节轨道左端的滑轮以让细线和轨道平行（ √ ）
16、实验时必须把轨道右端抬高以补偿阻力，但不需要满足槽码的质量远小于小车的质量（ × ）
17、为了提高实验的精度，本实验需要改变车中砝码的个数以改变运动小车的质量，获得多组数据（ × ）
18、先释放小车，再接通电源（ × ）
19、将接好纸带的小车停在靠近长木板滑轮处（ × ）
20、将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处（ √ ）
典型例题—答案
【例题1】（1）C （2）0.14~0.16均可 （3）B （4）AB
【例题2】（1）220V （2）3.65~3.70cm均可 （3）0.27~0.28m/s均可 （4）可行
针对训练—答案
1、（1） （2）2.70~2.90均可
2、（1）BD （2）B
3、（1）B （2）D

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