《（通用版）2021版高考物理大一輪復(fù)習 第1章 運動的描述 勻變速直線運動 實驗1 研究勻變速直線運動教學(xué)案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（通用版）2021版高考物理大一輪復(fù)習 第1章 運動的描述 勻變速直線運動 實驗1 研究勻變速直線運動教學(xué)案（9頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、實驗一研究勻變速直線運動1實驗?zāi)康?1)練習正確使用打點計時器，學(xué)會利用打上點的紙帶研究物體的運動。(2)掌握判斷物體是否做勻變速直線運動的方法(xaT2)。(3)測定勻變速直線運動的加速度。2實驗原理(1)打點計時器作用：計時儀器，當所用交流電源的頻率f50 Hz時，每隔0.02 s打一次點。工作條件處理紙帶數(shù)據(jù)時區(qū)分計時點和計數(shù)點：計時點是指打點計時器在紙帶上打下的點。計數(shù)點是指測量和計算時在紙帶上所選取的點，要注意“每5個點取一個計數(shù)點”與“每隔4個點取一個計數(shù)點”取點方法是一樣的，時間間隔均為0.1 s。(2)勻變速直線運動的判斷沿直線運動的物體在連續(xù)相等時間T內(nèi)的位移分別為x1、x2

2、、x3、x4，若xx2x1x3x2x4x3，則說明物體在做勻變速直線運動，且xaT2。利用“平均速度法”確定多個點的瞬時速度，作出物體運動的vt圖象。若vt圖象是一條傾斜的直線，則說明物體的速度隨時間均勻變化，即做勻變速直線運動。3實驗器材電磁打點計時器(或電火花計時器)、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、交流電源、復(fù)寫紙片。4實驗步驟(1)放長木板：把帶有滑輪的長木板平放在實驗桌上(如圖所示)。(2)定打點計時器：把打點計時器固定在長木板的一端，將紙帶穿過打點計時器限位孔。(3)掛鉤碼：將小車停在靠近打點計時器的位置，用細繩一端連小車，另一端掛上適當?shù)你^碼。(4)打

3、點：先接通電源，后釋放小車，讓小車拖著紙帶運動打點，小車停止運動后立即關(guān)閉電源。(5)重復(fù)：換上新的紙帶，重復(fù)實驗兩次。5數(shù)據(jù)處理(1)計算速度根據(jù)中間時刻的瞬時速度等于這段時間的平均速度，求各計數(shù)點瞬時速度：vA，vB，vC等。(2)作vt圖象建立直角坐標系，橫軸表示時間，縱軸表示速度，根據(jù)數(shù)據(jù)描點。畫一條直線，讓這條直線通過盡可能多的點，不在線上的點均勻分布在直線的兩側(cè)，偏差比較大的點舍去。(3)計算加速度方法一：根據(jù)a，先求出各點的速度，作出vt圖象，計算圖線的斜率即加速度。方法二：根據(jù)a，將紙帶數(shù)據(jù)分成時間相等的兩大段，設(shè)圖中相鄰計數(shù)點的時間間隔是T，則a。6注意事項(1)使紙帶、小車

4、、細繩和定滑輪在一條直線上。(2)開始釋放小車時，應(yīng)使小車靠近打點計時器。(3)先接通電源，計時器工作穩(wěn)定后，再釋放小車，當小車停止運動時及時斷開電源。(4)實驗時要防止鉤碼落地，小車與滑輪碰撞。(5)選擇一條點跡清晰的紙帶，舍棄點密集部分，適當選取計數(shù)點。(6)在畫圖象時，注意坐標軸單位長度的選取，使圖象分布在坐標平面的大部分面積上。使圖象中的點盡量均勻分布在圖線兩側(cè)。 實驗原理與操作1打點計時器要求：電磁打點計時器用“46 V,50 Hz”交流電源，電火花計時器用“220 V,50 Hz”交流電源。2本實驗操作順序提示：木板計時器小車通電斷電。3考查操作的熱點問題是：先通電再放小車，先斷電

5、再取紙帶。題組訓(xùn)練1在探究小車速度隨時間變化的規(guī)律的實驗中，用打點計時器在紙帶上打的點記錄了小車的運動情況。某同學(xué)做此實驗時的步驟如下：A拉住紙帶，將小車移至靠近打點計時器處，放開紙帶，再接通電源；B將打點計時器固定在長木板上，并接好電路；C把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，下面掛上適當?shù)你^碼；D小車停止運動后，直接取下紙帶；E將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔；F換上新紙帶，再重復(fù)操作兩次，然后從各紙帶中選取一條點跡清晰的進行數(shù)據(jù)處理。其中錯誤或遺漏的步驟有：(1)_；(2)_。將以上步驟完善后，其合理的順序為_。解析實驗過程中應(yīng)先接通電源，再放開紙帶；取紙帶前應(yīng)先斷開電源，

6、所以錯誤的步驟是A、D。該實驗步驟中合理的順序為BECADF。答案(1)A中應(yīng)先接通電源，再放開紙帶(2)D中取紙帶前應(yīng)先斷開電源BECADF2(1)某同學(xué)用電磁打點計時器測勻變速直線運動的加速度，電磁打點計時器的工作電源為_。A220 V的交流電B6 V以下的交流電C220 V的直流電D6 V以下的直流電(2)實驗中打點計時器每隔0.02 s打一個點，打出的紙帶如圖所示，則可大致判斷小車做_(選填“勻速”或“勻變速”)直線運動，這是因為_；計算小車的加速度大小a_m/s2(保留兩位有效數(shù)字)。解析(1)電磁打點計時器的工作電源為6 V以下的交流電，選項B正確。(2)根據(jù)打出的紙帶中兩個連續(xù)相

7、等的時間間隔內(nèi)的位移之差恒定，可大致判斷小車做勻變速直線運動。利用xaT2，T50.02 s0.1 s，可得小車的加速度大小a0.30 m/s2。答案(1)B(2)勻變速兩個連續(xù)相等的時間間隔內(nèi)的位移之差恒定0.30 數(shù)據(jù)處理與誤差分析1計算時應(yīng)注意的問題(1)時間間隔：“相鄰兩個計數(shù)點間有4個點”或“每5個點取1個計數(shù)點”的含義：相鄰計數(shù)點間的時間間隔為0.1 s。(2)單位換算：本實驗長度測量數(shù)據(jù)一般是“厘米”，要換算成“米”。(3)有效數(shù)字：按有效數(shù)字的要求取計算結(jié)果。2減小實驗誤差的措施(1)舍棄點密集部分，適當選取計數(shù)點。(2)多測幾組數(shù)據(jù)，用盡量多的數(shù)據(jù)計算。(3)將紙帶分成等時的

8、兩大段處理，與逐差法取平均值結(jié)果相同。(4)作vt圖象時，要適當選取坐標軸的單位長度，使圖象分布在坐標平面盡量大的面積上。題組訓(xùn)練1(2019邯鄲模擬)某同學(xué)在做“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗時，打點計時器所用電源的頻率是50 Hz，在實驗中得到一條點跡清晰的紙帶，他把某一點記作O，再依次選6個點作為計數(shù)點，分別標以A、B、C、D、E和F，如圖甲所示。甲乙(1)由實際的紙帶測得C、D兩點相距2.70 cm，D、E兩點相距2.90 cm，則在打D點時小車的速度是_m/s。(2)該同學(xué)分別算出打各點時小車的速度，然后根據(jù)數(shù)據(jù)在vt坐標系中描好點，請在圖乙中作出小車的vt圖象，并求出小車的加

9、速度a_m/s2。解析(1)vD1.4 m/s。(2)vt圖象如圖所示。由圖象的斜率知a5 m/s2。答案(1)1.4(2)如圖所示52在做“研究勻變速直線運動”的實驗時，某同學(xué)得到一條用打點計時器打下的紙帶如圖所示，并在其上取A、B、C、D、E、F、G 7個計數(shù)點，每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點，圖中沒有畫出，打點計時器接周期為T0.02 s的交流電源。他經(jīng)過測量并計算得到打點計時器在打B、C、D、E、F各點時物體的瞬時速度如下表：速度/(ms1)0.1220.1640.2050.2500.289對應(yīng)點BCDEF(1)計算vF的公式為vF_(用已知量字母表示)。(2)根據(jù)表中記錄的數(shù)據(jù)，以A點

10、對應(yīng)的時刻為t0，可作出vt圖象，并求物體的加速度a_m/s2。(3)如果當時電網(wǎng)中交變電流的頻率是f51 Hz，而做實驗的同學(xué)并不知道，那么加速度的測量值與實際值相比_(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。解析(1)每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點，故相鄰的計數(shù)點之間的時間間隔為t5T0.1 s。利用勻變速直線運動的推論得vF。(2)作出vt圖象(圖象略)，根據(jù)圖線斜率可解得a0.42 m/s2。(3)如果在某次實驗中，交流電的頻率為51 Hz50 Hz，則實際打點周期變小，由xat2得，加速度的測量值與實際值相比偏小。答案(1)(2)0.42(3)偏小 實驗拓展與創(chuàng)新高考實驗題一般源于教材而不拘

11、泥于教材，即所謂情境新而知識舊。因此做實驗題應(yīng)注重遷移創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，用教材中實驗的原理、方法和技巧處理新問題，本實驗中常見以下創(chuàng)新點。實驗原理的創(chuàng)新(a)(b)1.滑塊在斜面上靠重力的分力與摩擦力的合力獲得加速度。2.擋光片經(jīng)過光電門的平均速度作為滑塊速度。3.平均速度的大小與擋光片的長度有關(guān)。1物塊在斜面上靠重力的分力與摩擦力的合力獲得加速度。2.由紙帶確定物塊的加速度。3.結(jié)合牛頓第二定律求動摩擦因數(shù)。實驗器材的創(chuàng)新1.用滴水針頭替代打點計時器打紙帶。2.小車在水平桌面上因摩擦做勻減速運動。實驗過程的創(chuàng)新1.鐵球靠重力產(chǎn)生加速度。2.鐵球由A到B的時間可由數(shù)字毫秒表讀出。3.鐵球的加速度

12、由 t圖線分析得出。題組訓(xùn)練1光電計時器也是一種研究物體運動情況的常用計時儀器，其結(jié)構(gòu)如圖甲所示，a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置，當有物體從a、b間通過時，光電計時器就可以精確地把物體從開始擋光到擋光結(jié)束的時間記錄下來。圖乙中MN是水平桌面，Q是長木板與桌面的接觸點，1和2是固定在長木板適當位置的兩個光電門，與之連接的兩個光電計時器沒有畫出，長木板頂端P點懸有一鉛錘，實驗時，讓滑塊從長木板的頂端滑下，光電門1、2各自連接的計時器顯示的擋光時間分別為1.0102 s和4.0103 s。用精度為0.05 mm的游標卡尺測量滑塊的寬度d，其示數(shù)如圖丙所示。 甲乙 丙(1)滑塊的寬度d_ cm

13、。(2)滑塊通過光電門1時的速度v1_ m/s，滑塊通過光電門2時的速度v2_ m/s。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(3)由此測得的瞬時速度v1和v2只是一個近似值，它們實質(zhì)上是滑塊通過光電門1和2時的_，要使瞬時速度的測量值更接近于真實值，可將_的寬度減小一些。解析(1)d10 mm0.05 mm210.10 mm1.010 cm。(2)v1 m/s1.0 m/sv2 m/s2.5 m/s。(3)v1、v2實質(zhì)上是滑塊通過光電門1和2時的平均速度，要使瞬時速度的測量值更接近于真實值，可將滑塊的寬度減小一些。答案(1)1.010(2)1.02.5(3)平均速度滑塊2某探究小組為了研究小車在桌面上的

14、直線運動，用自制“滴水計時器”計量時間。實驗前，將該計時器固定在小車旁，如圖(a)所示。實驗時，保持桌面水平，用手輕推一下小車。在小車運動過程中，滴水計時器等時間間隔地滴下小水滴，圖(b)記錄了桌面上連續(xù)的6個水滴的位置。(已知滴水計時器每30 s內(nèi)共滴下46個小水滴)(a)(b)(1)由圖(b)可知，小車在桌面上是_(選填“從右向左”或“從左向右”)運動的。(2)該小組同學(xué)根據(jù)圖(b)的數(shù)據(jù)判斷出小車做勻變速運動。小車運動到圖(b)中A點位置時的速度大小為_m/s，加速度大小為_m/s2。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)解析(1)小車運動時由于摩擦力的作用，速度逐漸減小，滴水計時器滴下水滴的間距逐

15、漸變小，因此小車從右向左運動。(2)滴水的時間間隔T s0.67 s小車運動到A點位置時的瞬時速度vA m/s0.19 m/s根據(jù)逐差法，共有5組數(shù)據(jù)，舍去中間的一組數(shù)據(jù)，則加速度a m/s20.037 m/s2因此加速度的大小為0.037 m/s2。答案(1)從右向左(2)0.190.0373某實驗小組利用如圖甲所示裝置測定當?shù)刂亓铀俣鹊臄?shù)值。實驗開始時，小鋼球被電磁鐵吸引靜止不動，光電門位于鋼球的下方，二者的中心處在同一豎直線上。將此時鋼球球心位置記為A點，光電門中心位置記為O點，AO間距離為h。 甲乙丙(1)使用螺旋測微器測定小鋼球的直徑如圖乙所示，可知鋼球的直徑大小為d_mm。(2)

16、斷開電磁鐵開關(guān)，小鋼球由靜止開始下落，下落過程中通過位于O點處的光電門，由數(shù)字計時器記錄鋼球通過光電門的時間t?？捎杀磉_式v_得到小鋼球球心通過光電門時的瞬時速度。(3)將光電門向下移動一小段距離后，重新釋放小鋼球，記錄小鋼球通過光電門時數(shù)字計時器顯示的時間t1和此時光電門與O點間距離x1。(4)重復(fù)步驟(3)，得到若干組t和x的數(shù)值。(5)在 x坐標中描點連線，得到如圖丙所示直線并計算出其斜率大小為1.6105，根據(jù)此斜率值，可以得到當?shù)刂亓铀俣鹊臄?shù)值為_m/s2。(6)本實驗在獲得鋼球球心通過光電門時的瞬時速度時存在誤差，測量的速度值_(選填“大于”“等于”或“小于”)球心通過光電門時的

17、瞬時速度的真實值。(7)(多選)下列可以減小速度誤差的方式有_(填選項字母)。A增大AO間的距離hB減小AO間的距離hC換用直徑大一些的小鋼球D換用直徑小一些的小鋼球解析(1)螺旋測微器的讀數(shù)11.000 mm。(2)用很短時間的平均速度表示瞬時速度v。(5)由運動學(xué)規(guī)律得2gh，整理得h，則1.6105，解得重力加速度g9.68 m/s2。(6)小球通過光電門的平均速度等于對應(yīng)中間時刻的瞬時速度，其一定小于位移中點的瞬時速度(球心通過光電門的瞬時速度)。(7)通過光電門時的速度適當?shù)拇笮?，有利于減小實驗誤差，所以A、D兩項正確。答案(1)11.000(2)(5)9.68(6)小于(7)AD9