2019_2020学年新教材高中物理课时跟踪训练八实验中的误差和有效数字科学测量：做直线运动物体的瞬时速度含解析鲁科版必修第一册.doc

课时跟踪训练(八)　 实验中的误差和有效数字
科学测量：做直线运动物体的瞬时速度
A级—学考达标
1．[多选]使用打点计时器时应注意(　　)
A．无论使用电磁打点计时器还是电火花计时器，都应该把纸带穿过限位孔，再把套在轴上的复写纸压在纸带的上面
B．使用打点计时器时应先接通电源，再释放小车
C．小车拖着纸带运动时，纸带的运动方向应与限位孔平行
D．打点计时器只能连续工作较短时间，打点之后要立即关闭电源
解析：选BCD　电磁打点计时器使用复写纸，电火花打点计时器不用复写纸，故A错；实验时应当先接通电源，再释放小车，故B正确；为减小摩擦，小车拖动纸带的方向应当与限位孔平行，故C正确；打点计时器不能长时间连续工作，故D正确。
2．[多选]当纸带与运动物体连接时，打点计时器在纸带上打出点迹，下列关于纸带上点迹的说法正确的是(　　)
A．点迹记录了物体运动的时间
B．点迹记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移
C．纸带上点迹的分布情况反映了物体的质量和形状
D．纸带上点迹的分布情况反映了物体的运动情况
解析：选ABD　从打点计时器的用途出发对选项进行筛选。打点计时器每隔一定的时间打下一个点，因而点迹记录了物体运动的时间，也记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移；纸带上点迹的分布情况反映了物体的运动情况，而不能反映物体的质量和形状。
3．在“测量小车的瞬时速度”实验中：
(1)实验室提供了以下器材：电火花打点计时器、长木板、小车、纸带、刻度尺、交流电源、秒表、弹簧测力计。其中在本实验中不需要的器材是____________________。
(2)实验中甲同学写出了如下实验步骤：
A．在桌面上放好长木板，在长木板的一端固定电火花打点计时器，并将该端垫高形成斜面，用导线将电火花打点计时器接到6 V交流电源上。
B．将纸带固定在小车上，并使纸带穿过电火花打点计时器的限位孔。将小车放在靠近电火花打点计时器一端的木板上。
C．放开小车，让小车运动后再合上开关，使电火花打点计时器打点。
D．小车滑到斜面底端时止住小车，断开开关，取下纸带，测量和分析纸带。
乙同学检查了甲同学拟定的实验步骤，发现有两处错误。请你代乙同学纠正甲同学的错误：
错误1：_______________________________________________________。
错误2：______________________________________________________。
解析：(1)时间可以由纸带上的点数和打点频率算出，故不需要秒表； 测量的是位移等运动学量，与力无关，故无需弹簧测力计。
(2)错误1：A中应将电火花打点计时器接到220 V交流电源上。错误2：C中应先合上开关再放开小车。
答案：(1)秒表、弹簧测力计　(2)见解析
4．在“探究匀变速直线运动”的实验中，打点计时器使用的交流电源频率为50 Hz，记录小车做变速运动的纸带，如图所示，在纸带上选择A～F六个计数点，相邻两计数点之间还有四个点没有画出。纸带旁并排放着带有最小刻度为毫米的刻度尺，0刻度线跟计数点A对齐。

(1)由图可以读出B、D、F三个计数点到A点的距离sB、sD、sF，请将测量值填入下表中：
距离
sB
sD
sF
测量值/cm

(2)计算小车在打计数点C时的瞬时速度为______ m/s，打计数点E时的瞬时速度为________ m/s。
(3)小车在打计数点C和E这段时间间隔内的平均加速度为________ m/s2。
解析：(1)计数点B、D、F到A点的距离可以通过刻度尺直接读出，依次为sB＝1.20 cm、sD＝5.40 cm、sF＝12.00 cm。
(2)小车在打计数点C时的瞬时速度等于其在计数点B、D之间的平均速度，
即vC＝＝ cm/s＝0.21 m/s，
同理，vE＝＝0.33 m/s。
(3)加速度a＝＝ m/s2＝0.60 m/s2。
答案：(1)1.20　5.40　12.00　(2)0.21　0.33　(3)0.60
5．利用如图所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度。一斜面上安装有两个光电门，其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处，光电门甲的位置可移动。当一带有遮光片的滑块自斜面上滑下时，与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所用的时间t。改变光电门甲的位置进行多次测量，每次都使滑块从同一点由静止开始下滑，并用米尺测量甲、乙之间的距离s，记下相应的t值，所得数据如下表所示。

s(m)
0.500
0.600
0.700
0.800
0.900
0.950
t(ms)
292.9
371.5
452.3
552.8
673.8
776.4
(m/s)
1.71
1.62
1.55
1.45
1.34
1.22
完成下列填空和作图：
(1)若滑块做匀加速直线运动，加速度的大小a、滑块经过光电门乙时的瞬时速度vt、测量值s和t四个物理量之间所满足的关系式是________________________________。
(2)根据表中给出的数据，在坐标纸上画出­t图线。

(3)由所画出的­t图线，得出滑块加速度的大小为a＝________ m/s2(保留两位有效数字)。
解析：滑块做匀加速直线运动，由s＝vtt－at2可得＝vt－at，作出­t图线如图所示，加速度大小为­t图线斜率的2倍，故a＝2× m/s2＝2.0 m/s2。

答案：(1)＝－at＋vt(写成s＝－at2＋vtt也可)
(2)图见解析
(3)2.0(1.8～2.2均可)
B级—选考提能
6．在研究匀变速直线运动的实验中，使用的电源频率为50 Hz，如图所示为某次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点间有4个计时点未标出，设A点为计时起点。

(1)相邻计数点间的时间间隔是________s。
(2)C点的瞬时速度vC＝________m/s。
(3)小车的加速度a＝________m/s2。
(4)当电源频率低于50 Hz时，如果仍按频率为50 Hz的时间间隔打一次点计算，则测出的加速度数值________(填“大于”“小于”或“等于”)频率为50 Hz时测出的加速度的值。
解析：(1)由于相邻计数点间有4个计时点未标出，即从A点开始每5个点取一个计数点(打点计时器的电源频率为50 Hz)，所以相邻计数点间的时间间隔为T＝0.1 s。
(2)在匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，即C点时小车的瞬时速度大小为：
vC＝＝×10－2 m/s＝1.71 m/s。
(3)由逐差法可求得小车的加速度为：a＝＝×10－2 m/s2＝6.4 m/s2。
(4)当电源频率低于50 Hz时，实际打点周期将变大，而进行计算时仍然用0.02 s，将小于实际打点周期，因此测出的加速度数值将比真实数值偏大。
答案：(1)0.1　(2)1.71　(3)6.4　(4)大于
7．在“测量小车的瞬时速度”的实验中，如图所示为某次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点(A点为第一个点)，相邻计数点间的时间间隔T＝0.1 s。

(1)根据________________________________________计算各点瞬时速度，则vD＝______ m/s，vC＝_____ m/s，vB＝________ m/s。
(2)在如图所示坐标系中画出小车的v­t图线，并根据图线求出a＝________。
(3)将图线延长与纵轴相交，交点的速度的物理意义是_____________________________。
解析：(1)若时间较短，平均速度可以代替中间时刻的瞬时速度。
D点的瞬时速度
vD＝＝＝390 cm/s＝3.90 m/s
C点的瞬时速度
vC＝＝＝264 cm/s＝2.64 m/s
B点的瞬时速度
vB＝＝＝138 cm/s＝1.38 m/s。
(2)由上述数据画出小车的v­t图像如图所示，

由图线的斜率可求得它的平均加速度
a＝＝＝12.6 m/s2。
(3)将图线延长后，与纵轴的交点的速度表示零时刻小车经过A点的速度大小。
答案：(1)某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度　3.90　2.64　1.38
(2)v­t图线见解析　12.6 m/s2
(3)零时刻小车经过A点的速度大小

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