(18分)用图1所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律…——2018 高考物理第 9 题答案解析

2018_北京卷

2018 北京 第 9 题 解答题 区分题
2018_北京卷

9.(18分)用图1所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律。


图1
主要实步骤如下:

A. 安装好实验器材,接通电源后,让拖着纸带的小车沿长木板运动,重复几次。
B. 选出一条点迹清晰的纸带,接一个合适的点当作计时起点 O($t=0$),然后每隔相同的时间间隔T选取一个计数点,如图2中A、B、C、D、E、F……所示。 <table><tr><td>O.</td><td>A·</td><td>B·</td><td>C</td><td>D·</td><td>E·</td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr></table> 图2
C. 通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、E、……点时小车的速度,分别记作 $\begin{array} { c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c } { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { } { } & { } { } & { } & { { } } & \end{array}$ d.以速度 v 为纵轴,时间 t 为横轴建立直角坐标系,在坐标纸上描点,如图 3所示。 图3 结合上述实验步骤,请你完成下列任务: ①在下列仪器和器材中,还需要使用的有 A 和 C (填选项前的字母)A.电压合适的50 Hz交流电源B.电压可调的直流电源C.刻度尺
D. 秒表E.天平(含砝码) ②在图3中已标出计数点A、B、D、E 对应的坐标点,请在该图中标出计数点C对应的坐标点,并画出v﹣t图象。 ③观察v﹣t图象,可以判断小车做匀变速直线运动,其依据是 小车的速度随着时间均匀变化 。v﹣t图象斜率的物理意义是 加速度 。 ④描绘 v﹣t 图象前,还不知道小车是否做匀变速直线运动。用平均速度 表示各计数点的瞬时速度,从理论上讲,对△t的要求是 越小越好 (选填“越小越好”或“与大小无关”);从实验的角度看,选取的△x大小与速度测量的误差 有关 (选填“有关”或“无关”)。 ⑤早在16世纪末,伽利略就猜想落体运动的速度应该是均匀变化的。当时只能靠滴水计时,为此他设计了如图 4 所示的“斜面实验”,反复做了上百次,验证了他的猜想。请你结合匀变速直线运动的知识,分析说明如何利用伽利略“斜面实验”检验小球的速度是随时间均匀变化的。
参考答案

(1) A,C; (2) 如上图所示; (3) 小车的速度随着时间均匀变化,加速度; (4) 越小越好,有关; (5) 通过不同位移,与其对应的时间平方是否成正比,即可检验小球的速度是随时间均匀变化的

查看原卷 →
题目指纹

这道题真正考什么?

难度
区分题

完整解析 · 逐步详解

【考点】M4:探究小车速度随时间变化的规律

【专题】13:实验题;31:定性思想;43:推理法;511:直线运动规律专题

【分析】(1)依据实验原理,结合打点计时器使用交流电源,通过某段时间内的平均速度表示中时刻的瞬时速度,即可选取仪器;

(2)根据其它点的位置,确定C点的坐标,再平滑连接,形成图象;

> ③当速度与时间图象是过原点的直线时,则说明小车做匀变速直线运动,斜率表示小车的加速度;

> ④当△t越小,即 $\triangle \mathbf { x }$ 越小时,平均速度越接近瞬时速度;

(5)根据运动学位移与时间公式,测量出不同位移与其对应的时间平方关系,从而即可检验。

【解答】解:(1)在下列仪器和器材中,还需要使用的有电压合适的50 Hz交流电源,供打点计时器使用;

还需要刻度尺,来测量各点的位移大小,从而算出各自速度大小;

(2)根据标出计数点A、B、D、E 对应的坐标点位置,及 C点对应的时间,从而确定C点的位置,再将各点平滑连接,

如图所示:


图2

> ③由v﹣t图象,是过原点的一条直线,可知,速度随着时间是均匀变化的,说明小车是做匀变速直线运动;
图象的斜率,表示小车的加速度;

> ④当不知道小车是否做匀变速直线运动,若用平均速度 表示各计数点的瞬时速度,从理论上讲,对 $\triangle { \sf t }$ 的要求是越小越好,即 $\overline { { v } } = \frac { \triangle \tt { x } } { \triangle t }$ ,才使得平均速度接近瞬时速度;

从实验的角度看,对于选取的△x大小与速度测量的误差有关;

(5)“斜面实验”小球做匀加速直线运动,若小球的初速度为零,依据运动学速度公式,则速度与时间成正比,那么位移与时间的平方成正比,

因此只需要测量小球在不同位移内对应的时间,从而可检验小球的速度是否随着时间均匀变化。

故答案为:①A,C;②如上图所示;③小车的速度随着时间均匀变化,加速度;④越小越好,有关;⑤通过不同位移,与其对应的时间平方是否成正比,即可检验小球的速度是随时间均匀变化的。

【点评】考查实验的原理,掌握作图法,理解图象的斜率含义,注意平均速度能接近瞬时速度的要求,同时运动学公式的内容在本题的应用是解题的关键。

✅ 来源:2018年 · 北京 · 2018_北京卷 · 第 9 题 · 本题已通过全部自动发布校验

同类专题与考点

返回上层