實(shí)驗(yàn)一 研究勻變速直線運(yùn)動,實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.練習(xí)正確使用打點(diǎn)計(jì)時器。 2.會利用紙帶求勻變速直線運(yùn)動的瞬時速度、加速度。 3.會利用紙帶探究小車速度隨時間變化的規(guī)律，并能畫出小車運(yùn)動的vt圖象，根據(jù)圖象求加速度。,實(shí)驗(yàn)原理 1.,2.勻變速直線運(yùn)動的判斷： (1)沿直線運(yùn)動的物體在連續(xù)相等時間T內(nèi)的位移分別為x1、x2、x3、x4，若xx2x1x3x2x4x3，則說明物體在做勻變速直線運(yùn)動，且xaT2。 (2)利用“平均速度法”確定多個點(diǎn)的瞬時速度，作出物體運(yùn)動的vt圖象。若vt圖線是一條傾斜的直線，則說明物體的速度隨時間均勻變化，即做勻變速直線運(yùn)動。,實(shí)驗(yàn)過程,注意事項(xiàng) 1.平行：紙帶和細(xì)繩要和木板平行。 2.兩先兩后：實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先接通電源，后讓小車運(yùn)動；實(shí)驗(yàn)完畢應(yīng)先斷開電源后取紙帶。 3.防止碰撞：在到達(dá)長木板末端前應(yīng)讓小車停止運(yùn)動，要防止鉤碼落地和小車與滑輪相撞。 4.減小誤差：小車的加速度要適當(dāng)大些，可以減小長度的測量誤差，加速度大小以能在約50 cm的紙帶上清楚地取出67個計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜。,5.紙帶選取：選擇一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，舍棄點(diǎn)密集部分，適當(dāng)選取計(jì)數(shù)點(diǎn)。 6.準(zhǔn)確作圖：在坐標(biāo)紙上，縱、橫軸選取合適的單位(避免所描點(diǎn)過密或過疏，而導(dǎo)致誤差過大)，仔細(xì)描點(diǎn)連線，不能連成折線，應(yīng)作一條直線，讓各點(diǎn)盡量落到這條直線上，落不到直線上的各點(diǎn)應(yīng)均勻分布在直線的兩側(cè)。,熱點(diǎn)一 實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)操作 【例1】 (2015·廣東理綜，34)(1)某同學(xué)使用打點(diǎn)計(jì)時器測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取?請完成以下主要實(shí)驗(yàn)步驟：按圖1(a)安裝實(shí)驗(yàn)器材并連接電源；豎直提起系有重物的紙帶，使重物_(填“靠近”或“遠(yuǎn)離”)計(jì)時器下端；_，_，使重物自由下落；關(guān)閉電源，取出紙帶；換新紙帶重復(fù)實(shí)驗(yàn)。 圖(b)和(c)是實(shí)驗(yàn)獲得的兩條紙帶，應(yīng)選取_(填“b”或“c”)來計(jì)算重力加速度。在實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理都正確的情況下，得到的結(jié)果仍小于當(dāng)?shù)刂亓铀俣龋饕蚴强諝庾枇蚠。,圖1,解析 為了使紙帶打下的點(diǎn)多一些，豎直提起懸吊重物的紙帶時應(yīng)使重物靠近打點(diǎn)計(jì)時器下端，且應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶，使重物自由下落。 重物下落是勻加速運(yùn)動，故應(yīng)選“b”來計(jì)算重力加速度；重物下落過程中系統(tǒng)受重力，空氣阻力，紙帶與打點(diǎn)計(jì)時器間的摩擦力等。 答案 靠近 先接通打點(diǎn)計(jì)時器電源，再釋放紙帶 b 紙帶與打點(diǎn)計(jì)時器之間有摩擦,特別提醒 (1)凡是應(yīng)用打點(diǎn)計(jì)時器的實(shí)驗(yàn)，都必須先接通電源，等打點(diǎn)穩(wěn)定后，再釋放紙帶。 (2)使重物盡可能移動較大的距離，獲得較長的打點(diǎn)紙帶，以方便研究重物的運(yùn)動。,【變式訓(xùn)練】 1.某同學(xué)用如圖2甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究勻變速直線運(yùn)動。,圖2,實(shí)驗(yàn)步驟如下： A.安裝好實(shí)驗(yàn)器材 B.讓小車拖著紙帶運(yùn)動，打點(diǎn)計(jì)時器在紙帶上打下一系列小點(diǎn)，重復(fù)幾次，選出一條點(diǎn)跡比較清晰的紙帶，從便于測量的點(diǎn)開始，每五個點(diǎn)取一個計(jì)數(shù)點(diǎn)，如圖乙中a、b、c、d等點(diǎn),C.測出x1、x2、x3 結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)步驟，請你繼續(xù)完成下列任務(wù)： (1)實(shí)驗(yàn)中，除打點(diǎn)計(jì)時器(含紙帶、復(fù)寫紙)、小車、一端附有滑輪的長木板、細(xì)繩、鉤碼、導(dǎo)線及開關(guān)外，在下列儀器和器材中，必須使用的有_。(填選項(xiàng)代號) A.電壓合適的50 Hz交流電源 B.電壓可調(diào)的直流電源 C.停表 D.刻度尺 E.天平 F.重錘 G.彈簧測力計(jì),(2)如果小車做勻加速運(yùn)動，所得紙帶如圖2乙所示，則x1、x2、x3的關(guān)系是_，已知打點(diǎn)計(jì)時器打點(diǎn)的時間間隔是t，則打c點(diǎn)時小車的速度大小是_。,熱點(diǎn)二 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 【例2】 某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖3甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究小車做勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律，打點(diǎn)計(jì)時器工作頻率為50 Hz。圖乙是實(shí)驗(yàn)中得到的一條較理想的紙帶，每兩個相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時間間隔為0.10 s。,甲,乙,通過計(jì)算已經(jīng)得出了打下B、C、D四個點(diǎn)時小車的瞬時速度，以A點(diǎn)為計(jì)時起點(diǎn)，通過描點(diǎn)連線得到了如圖丙所示的圖象。試分析下列問題：,丙 圖3 (1)打點(diǎn)計(jì)時器打E點(diǎn)時小車的瞬時速度vE_m/s。(保留三位有效數(shù)字),(3)根據(jù)圖象求出打點(diǎn)計(jì)時器打下A點(diǎn)時的速度為vA_m/s。,答案 (1)0.640 (2)0.800 (3)0.320,【變式訓(xùn)練】 2.(2015·浙江嘉興高三3月教學(xué)測試)(1)如圖4所示為“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)裝置圖，按照實(shí)驗(yàn)要求應(yīng)該( ),圖4 A.先釋放小車，再接通電源 B.先接通電源，再釋放小車 C.同時釋放小車和接通電源,(2)本實(shí)驗(yàn)必須( ) A.要平衡摩擦力 B.要求懸掛物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量 C.上述兩項(xiàng)要求都不需要 (3)如圖5為在“探究小車速度隨時間的變化規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，得到的紙帶，從中確定五個計(jì)數(shù)點(diǎn)，量得d18.00 cm，d217.99 cm，d330.00 cm，d444.01 cm。每相鄰兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時間間隔是0.1 s。則打C點(diǎn)時小車的速度vC_ m/s，小車的加速度a_ m/s2。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字),圖5,答案 (1)B (2)C (3)1.1 2.0,熱點(diǎn)三 實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新 高考實(shí)驗(yàn)題一般源于教材而不拘泥于教材，即所謂情境新而知識舊。因此做實(shí)驗(yàn)題應(yīng)注重遷移創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，用教材中實(shí)驗(yàn)的原理、方法和技巧處理新問題。 1.實(shí)驗(yàn)器材的改進(jìn),【例3】 (2015·新課標(biāo)全國，22)某同學(xué)用圖6(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置測量物塊與斜面之間的動摩擦因數(shù)。已知打點(diǎn)計(jì)時器所用電源的頻率為50 Hz，物塊下滑過程中所得到的紙帶的一部分如圖(b)所示，圖中標(biāo)出了五個連續(xù)點(diǎn)之間的距離。,圖6,(1)物塊下滑時的加速度a m/s2，打C點(diǎn)時物塊的速度v m/s； (2)已知重力加速度大小為g，為求出動摩擦因數(shù)，還必須測量的物理量是 (填正確答案標(biāo)號)。 A物塊的質(zhì)量 B斜面的高度 C斜面的傾角,答案 (1)3.25 1.79 (2)C,【變式訓(xùn)練】 3. 光電計(jì)時器也是一種研究物體運(yùn)動情況的常用計(jì)時儀器，其結(jié)構(gòu)如圖7甲所示，a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置，當(dāng)有物體從a、b間通過時，光電計(jì)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?，F(xiàn)利用圖乙所示的裝置測量滑塊和長木板間的動摩擦因數(shù)，圖中MN是水平桌面，Q是長木板與桌面的接觸點(diǎn)，1和2是固定在長木板適當(dāng)位置的兩個光電門，與之連接的兩個光電計(jì)時器沒有畫出，長木板頂端P點(diǎn)懸有一鉛錘。實(shí)驗(yàn)時，讓滑塊從長木板的頂端滑下，光電門1、2各自連接的計(jì)時器顯示的擋光時間分別為1.0×102 s和4.0×103 s。用精度為0.05 mm的游標(biāo)卡尺測量滑塊的寬度d，其示數(shù)如圖丙所示。,(1)滑塊的寬度d cm。 (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(shí)質(zhì)上是通過光電門1和2時的 ，要使瞬時速度的測量值更接近于真實(shí)值，可將 的寬度減小一些。,(3)v1、v2實(shí)質(zhì)上是通過光電門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(shí)值，可將滑塊的寬度減小一些。 答案 (1)1.010 (2)1.0 2.5 (3)平均速度 滑塊,1.研究小車勻變速直線運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)裝置如圖8甲所示，其中斜面傾角可調(diào)。打點(diǎn)計(jì)時器的工作頻率為50 Hz。紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距如圖乙所示，其中每相鄰兩點(diǎn)之間還有4個記錄點(diǎn)未畫出。,圖8,(1)部分實(shí)驗(yàn)步驟如下： A.測量完畢，關(guān)閉電源，取出紙帶 B.接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時器工作穩(wěn)定后放開小車 C.將小車停靠在打點(diǎn)計(jì)時器附近，小車尾部與紙帶相連 D.把打點(diǎn)計(jì)時器固定在平板上，讓紙帶穿過限位孔 上述實(shí)驗(yàn)步驟的正確順序是： (用字母填寫)。 (2)圖(b)中標(biāo)出的相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時間間隔T s。 (3)計(jì)數(shù)點(diǎn)5對應(yīng)的瞬時速度大小計(jì)算式為v5 。 (4)為了充分利用記錄數(shù)據(jù)，減小誤差，小車加速度大小的計(jì)算式應(yīng)為a 。,2.現(xiàn)用頻閃照相方法來研究物塊的變速運(yùn)動。在一小物塊沿斜面向下運(yùn)動的過程中，用頻閃相機(jī)拍攝的不同時刻物塊的位置如圖9所示。拍攝時頻閃頻率是10 Hz；通過斜面上固定的刻度尺讀取的5個連續(xù)影像間的距離依次為x1、x2、x3、x4。已知斜面頂端的高度h和斜面的長度s。數(shù)據(jù)如下表所示。重力加速度大小g9.80 m/s2。,圖9,單位：cm,根據(jù)表中數(shù)據(jù)，完成下列填空： (1)物塊的加速度a m/s2(保留三位有效數(shù)字)。 (2)因?yàn)?，可知斜面是粗糙的。,解析 (1)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的推論，利用逐差法，得 x3x12a1T2，x4x22a2T2,3.某同學(xué)用圖10甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置分析勻變速直線運(yùn)動，電火花計(jì)時器所接電源頻率為50 Hz，圖乙是他在實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，他將選出的紙帶舍去開始密集的點(diǎn)跡，然后從便于測量的點(diǎn)開始，每5個點(diǎn)取一個計(jì)數(shù)點(diǎn)，如圖乙中A、B、C、D、E、F、G點(diǎn)所示，他把一個毫米刻度尺放在紙帶上，其零刻度線和計(jì)數(shù)點(diǎn)A(A為所選計(jì)數(shù)點(diǎn)中最早打下的點(diǎn))對齊，試分析下列問題：,甲,乙 圖10 (1)讀出相鄰兩點(diǎn)間的長度，進(jìn)行下列計(jì)算并填入表內(nèi)(單位：cm),由此可得出：在誤差允許的范圍內(nèi)， ，所以小車做 運(yùn)動。小車的加速度是a m/s2(保留兩位有效數(shù)字),(2)該同學(xué)在該圖丙中已標(biāo)出B、C、D、F計(jì)數(shù)點(diǎn)對應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，請你在該圖中標(biāo)出與E計(jì)數(shù)點(diǎn)對應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，并畫出vt圖象。根據(jù)圖象求出小車通過A點(diǎn)時的瞬時速度vA m/s(保留兩位有效數(shù)字)。,圖10,解析 (1)連續(xù)相等的時間間隔內(nèi)的位移差如下表(單位：cm),在誤差允許的范圍內(nèi)，小車在任意兩個連續(xù)相等的時間內(nèi)的位移之差相等，可見小車做勻加速直線運(yùn)動。,所作的圖象如圖所示。圖線在縱軸上的截距表示小車通過A點(diǎn)時的瞬時速度，由圖可看出，小車通過A點(diǎn)的瞬時速度為vA0.080 m/s。,答案 見解析,