《2020-2021學年高三物理一輪復(fù)習考點專題04 實驗一 研究勻變速直線運動》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020-2021學年高三物理一輪復(fù)習考點專題04 實驗一 研究勻變速直線運動（11頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、2021年高考物理一輪復(fù)習必熱考點整合回扣練 專題（04）實驗一 研究勻變速直線運動（解析版） 考點一 　 1．利用逐差法求平均加速度：a1＝，a2＝，a3＝，＝. 2．利用平均速度求瞬時速度：vn＝＝. 3．利用速度—時間圖象求加速度：作出速度—時間圖象，通過圖象的斜率求物體的加速度． 4．誤差分析 ①使用刻度尺測計數(shù)點的距離時有誤差． ②作vt圖象時出現(xiàn)作圖誤差． ③電源頻率不穩(wěn)定，造成打點的時間間隔不完全相同． ④長木板粗糙程度不均勻，小車運動時加速度有變化造成誤差． 題型1　對實驗裝置及誤差的考查 【典例1】 用如圖1所示的實驗裝置研究小車速度隨時間變化的規(guī)律．

2、 主要實驗步驟如下： a．安裝好實驗器材，接通電源后，讓拖著紙帶的小車沿長木板運動，重復(fù)幾次． b．選出一條點跡清晰的紙帶，找一個合適的點當作計時起點O(t＝0)，然后每隔相同的時間間隔T，選取一個計數(shù)點，如圖2中A、B、C、D、E、F、…所示． c．通過測量、計算可以得到在打A、B、C、D、E、…點時小車的速度，分別記作v1、v2、v3、v4、v5、…. D．以速度v為縱軸、時間t為橫軸建立直角坐標系，在坐標紙上描點，如圖3所示． 圖3 結(jié)合上述實驗步驟，請你完成下列任務(wù)： (1)在下列儀器和器材中，還需要使用的有________和________(填選項前的字母)．

3、 A．電壓合適的50 Hz交流電源 B．電壓可調(diào)的直流電源 C．刻度尺 D．秒表 E．天平(含砝碼) (2)在圖3中已標出計數(shù)點A、B、D、E對應(yīng)的坐標點．請在該圖中標出計數(shù)點C對應(yīng)的坐標點，并畫出vt圖象． (3)觀察vt圖象，可以判斷小車做勻變速直線運動，其依據(jù)是________．vt圖象斜率的物理意義是________． (4)描繪vt圖象前，還不知道小車是否做勻變速直線運動．用平均速度表示各計數(shù)點的瞬時速度，從理論上講，對Δt的要求是________(填“越小越好”或“與大小無關(guān)”)；從實驗的角度看，選取的Δx大小與速度測量的誤差________(填“有關(guān)”或“無關(guān)”)

4、． 【答案】(1)A　C　(2)如解析圖所示　(3)小車的速度隨時間均勻變化　加速度　(4)越小越好　有關(guān) 【解析】　(1)打點計時器使用的是交流電源，故選A，不選B；相鄰打點間的時間是已知的，故不選D；計數(shù)點間的距離需要用刻度尺測量，故選C；由于不需要知道小車和重物的質(zhì)量，故不需要天平(含砝碼)，故不選E. (2)連線時要讓盡量多的點在一條直線上． (3)可以依據(jù)vt圖象是傾斜的直線(斜率一定)，即小車的速度隨時間均勻變化，判斷出小車做勻變速直線運動；vt圖象的斜率表示加速度． (4)嚴格地講，表示的是Δt內(nèi)的平均速度，只有當Δt趨近于0時，才表示瞬時速度，因此若用表示各計數(shù)點

5、的瞬時速度，對Δt的要求是越小越好；從實驗的角度看，選取的Δx越小，用計算得到的平均速度越接近計數(shù)點的瞬時速度，但Δx過小，測量誤差增大，因此選取的Δx大小與速度測量的誤差有關(guān)． 【變式1】某同學用圖甲所示裝置探究小車做勻變速直線運動的規(guī)律，他采用電火花計時器進行實驗． (1)請在下面列出的實驗器材中，選出本實驗中不需要的器材填在橫線上(填編號)________． ①電火花計時器?、谔炱健、鄣蛪航涣麟娫础、芗毨K和紙帶?、蓓来a、托盤和小車?、蘅潭瘸摺、咄１怼、嘁欢藥в谢喌拈L木板 (2)搭建好實驗裝置后，先________，再________．紙帶上打出一系列點，其中一段如圖乙所示，

6、可知紙帶的________(填“左”或“右”)端與小車相連． (3)如圖乙所示的紙帶上，A、B、C、D、E為紙帶上所選的計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間時間間隔為0.1 s，則vB＝________m/s，a＝________m/s2. 【答案】(1)②③⑦　(2)接通電源　釋放小車　左　(3)0.26　0.4 【解析】(1)本實驗不需要天平測質(zhì)量，電火花計時器應(yīng)使用220 V交流電源，也不用停表測時間，故不需要的器材為②③⑦.(2)正確的操作順序是先接通電源，再釋放小車，不能顛倒．紙帶上和小車相連的一端先被打點，此時紙帶速度較小，點間距離較小，故左端與小車相連．(3)B點對應(yīng)的速度是vB＝＝

7、m/s＝0.26 m/s，a＝＝0.4 m/s2. 【提 分 筆 記】 產(chǎn)生誤差的原因 1．偶然誤差 (1)紙帶上計數(shù)點間距測量有偶然誤差，故要多測幾組數(shù)據(jù)，以盡量減小誤差． (2)用作圖法作圖時描點、畫線不準確．為此在描點時最好用坐標紙，在縱、橫軸上選取合適的單位，用細鉛筆認真描點． 2．系統(tǒng)誤差 (1)紙帶運動時摩擦不均勻，打點不穩(wěn)定引起誤差，所以安裝時紙帶、細繩要與長木板平行，同時選擇符合要求的交流電源的電壓及頻率． (2)木板的粗糙程度并非完全相同，這樣測量得到的加速度只能是所測量段的平均加速度．對此可在木板上鋪一層白紙或換用氣墊導軌． 題型2　對數(shù)據(jù)處理及注意事項的

8、考查 【典例2】 某探究小組為了研究小車在桌面上的直線運動，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，如圖甲所示．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，圖乙記錄了桌面上連續(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) (1)由圖乙可知，小車在桌面上是________(填“從右向左”或“從左向右”)運動的． (2)該小組同學根據(jù)圖乙的數(shù)據(jù)判斷出小車做勻變速運動．小車運動到圖乙中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2位

9、有效數(shù)字) 【答案】(1)從右向左　(2)0.19　0.037 【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漸變小，因此小車從右向左運動． (2)滴水的時間間隔T＝ s≈0.67 s 小車運動到A點位置時的瞬時速度 vA＝＝ m/s＝0.19 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/s2≈－0.037 m/s2. 因此加速度的大小為0.037 m/s2. 【變式2】某同學利用圖甲所示的實驗裝置，探究物塊在水平桌面上的運動規(guī)律．物塊在重物的牽引下開始運動，重物落地后，物塊再運動一段距離停在桌面上(尚未到達

10、滑輪處)．從紙帶上便于測量的點開始，每5個點取1個計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間的距離如圖乙所示．打點計時器電源的頻率為50 Hz. (1)通過分析紙帶數(shù)據(jù)，可判斷物塊在兩相鄰計數(shù)點________和________之間某時刻開始減速． (2)計數(shù)點5對應(yīng)的速度大小為________m/s，計數(shù)點6對應(yīng)的速度大小為________m/s.(保留三位有效數(shù)字) (3)物塊減速運動過程中加速度的大小為a＝________m/s2，若用來計算物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)(g為重力加速度)，則計算結(jié)果比動摩擦因數(shù)的真實值________(填“偏大”或“偏小”)． 【答案】(1)6　7(或7　6)　

11、(2)1.00　1.20　(3)2.00　偏大 【解析】(1)由紙帶上各點間距可以看出，6、7兩點間距離最大，在計數(shù)點6之前，連續(xù)相等的時間內(nèi)位移差Δx＝2.00 cm，而6、7兩計數(shù)點間位移與前一段位移之差Δx′＝x67－x56＜2.00 cm.故物塊在兩相鄰計數(shù)點6和7之間開始減速．(2)根據(jù)v5＝可得，v5＝ m/s＝1.00 m/s，從點2到點6段的加速度a＝＝2.00 m/s2.而v6＝v5＋aT＝1.20 m/s.(3)物塊在6、7點間加速度變化，減速過程加速度大小為a′＝＝2.00 m/s2，但重物落地后，滑塊向前運動時除受摩擦力作用外，紙帶和限位孔之間也存在摩擦力作用，即μm

12、g＋F阻＝ma，μ＝，故利用μ＝計算出的動摩擦因數(shù)比真實值偏大． 【提 分 筆 記】 1．利用紙帶計算某點的瞬時速度 根據(jù)勻變速直線運動某段時間內(nèi)的平均速度等于該段時間中間時刻的瞬時速度vn＝來計算． 2．利用紙帶求物體的加速度 逐差法：①如果有6段位移，根據(jù)x4－x1＝x5－x2＝x6－x3＝3aT2(T為相鄰計數(shù)點之間的時間間隔)，求出a1＝，a2＝，a3＝，然后取平均值，即a＝＝，即為物體的加速度．②如果有4段位移，同理可得a＝. 考點二 　 1．復(fù)習啟示 高考實驗題一般源于教材而不拘泥于教材，是在教材實驗的基礎(chǔ)上創(chuàng)設(shè)新情景．因此，要在夯實實驗的基礎(chǔ)上注意遷移和創(chuàng)新能力的

13、培養(yǎng)，善于用教材中實驗的原理、方法和技巧處理新問題． 2．情景拓展 3．數(shù)據(jù)處理 (1)加速度的獲得：靠重物的拉力獲得加速度→長木板傾斜靠重力獲得加速度． (2)速度的測量方法：由打點紙帶求速度→測定遮光片的寬度d和遮光片通過光電門的擋光時間Δt，由v＝求速度． (3)加速度的測量方法：由打點紙帶利用逐差法求加速度→利用經(jīng)過兩個光電門的瞬時速度，由速度位移關(guān)系式求加速度． 題型1　實驗情景創(chuàng)新 【典例3】 某同學研究在固定斜面上運動物體的平均速度、瞬時速度和加速度之間的關(guān)系．使用的器材有：斜面、滑塊、長度不同的矩形擋光片、光電計時器． 實驗步驟如下： ①如圖(

14、a)，將光電門固定在斜面下端附近，將一擋光片安裝在滑塊上，記下?lián)豕馄岸讼鄬τ谛泵娴奈恢?，令滑塊從斜面上方由靜止開始下滑； ②當滑塊上的擋光片經(jīng)過光電門時，用光電計時器測得光線被擋光片遮住的時間Δt； ③用Δs表示擋光片沿運動方向的長度[如圖(b)所示]，表示滑塊在擋光片遮住光線的Δt時間內(nèi)的平均速度大小，求出； ④將另一擋光片換到滑塊上，使滑塊上的擋光片前端與①中的位置相同，令滑塊由靜止開始下滑，重復(fù)步驟②、③； ⑤多次重復(fù)步驟④； ⑥利用實驗中得到的數(shù)據(jù)作出Δt圖，如圖(c)所示． 完成下列填空： (1)用a表示滑塊下滑的加速度大小，用vA表示擋光片前端到達光電門時滑塊的瞬時

15、速度大小，則與vA、a和Δt的關(guān)系式為＝________. (2)由圖(c)可求得vA＝________cm/s，a＝________cm/s2.(結(jié)果保留3位有效數(shù)字) 【答案】(1)vA＋aΔt　(2)52.1　16.6 【解析】(1)設(shè)擋光片末端到達光電門的速度為v，則由速度時間關(guān)系可知：v＝vA＋aΔt，且＝ 聯(lián)立解得＝vA＋aΔt. (2)由題圖(c)可讀出vA＝52.1 cm/s，圖線的斜率 k＝a＝ cm/s2≈8.28 cm/s2， 即a＝16.6 cm/s2. 【變式3】　某校研究性學習小組的同學用如圖甲所示的滴水法測量一小車在斜面上運動時的加速度．實驗過程如

16、下：在斜面上鋪上白紙，用圖釘釘住；把滴水計時器固定在小車的末端，在小車上固定一平衡物；調(diào)節(jié)滴水計時器的滴水速度為每0.2 s滴一滴(以滴水計時器內(nèi)盛滿水為準)；在斜面頂端放置一淺盤，把小車放在斜面頂端，把調(diào)好的滴水計時器盛滿水，使水滴能滴入淺盤內(nèi)；隨即在撤去淺盤的同時放開小車，于是水滴在白紙上留下標記小車運動規(guī)律的點跡；小車到達斜面底端時立即將小車移開． 圖乙為實驗得到的一條紙帶，用刻度尺量出相鄰點之間的距離是：x01＝1.40 cm、x12＝2.15 cm、x23＝2.91 cm、x34＝3.65 cm、x45＝4.41 cm、x56＝5.15 cm，試問： (1)滴水計時器的原理與

17、課本上介紹的________原理類似； (2)由紙帶數(shù)據(jù)計算可得計數(shù)點4所代表時間的瞬時速度v4＝________m/s，計算小車的加速度a的表達式為________，計算結(jié)果為________m/s2.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字) 【答案】(1)打點計時器　(2)0.20　 　0.19 【解析】(1)滴水計時器的原理與課本上介紹的打點計時器原理類似． (2)計數(shù)點4所代表時間的瞬時速度v4＝＝ m/s＝0.20 m/s 小車的加速度a的表達式為 a＝ 代入數(shù)據(jù)可得a＝0.19 m/s2. 題型2　實驗方法拓展 【典例4】 甲、乙兩同學通過下面的實驗測量人的反應(yīng)時間．實驗步驟

18、如下： (1)甲用兩個手指輕輕捏住量程為L的木尺上端，讓木尺自然下垂．乙把手放在尺的下端(位置恰好處于L刻度處，但未碰到尺)，準備用手指夾住下落的尺； (2)甲在不通知乙的情況下，突然松手，尺子下落；乙看到尺子下落后快速用手指夾住尺子．若夾住尺子的位置刻度為L1，重力加速度大小為g，則乙的反應(yīng)時間為________ (用L、L1和g表示)； (3)已知當?shù)氐闹亓铀俣却笮間＝9.80 m/s2，L＝30.0 cm，L1＝10.4 cm.乙的反應(yīng)時間為________s；(結(jié)果保留2位有效數(shù)字) (4)寫出一條能提高測量結(jié)果準確程度的建議． 【答案】(2)　(3)0.20　(4)多次

19、測量取平均值；初始時乙的手指盡可能接近尺子 【解析】(2)根據(jù)自由落體運動的規(guī)律，得L－L1＝gt2，解得t＝. (3)將g＝9.80 m/s2，L＝30.0 cm＝0.300 m，L1＝10.4 cm＝0.104 m，代入t＝得t≈0.20 s. (4)建議：多次測量取平均值；初始時乙的手指盡可能接近尺子. 【變式4】在暗室中用如圖所示裝置做測定重力加速度的實驗．實驗器材有支架、漏斗、橡皮管、尖嘴玻璃管、螺絲夾子、接水鋁盒、一根熒光刻度尺、頻閃儀．具體實驗步驟如下： ①在漏斗內(nèi)盛滿清水，旋松螺絲夾子，水滴會以一定的頻率一滴滴地落下． ②用頻閃儀發(fā)出的閃光將水滴流照亮，由

20、大到小逐漸調(diào)節(jié)頻閃儀的頻率直到第一次看到一串仿佛固定不動的水滴． ③用豎直放置的刻度尺測得各個水滴所對應(yīng)的刻度． ④采集數(shù)據(jù)進行處理． (1)實驗中看到空間有一串仿佛固定不動的水滴時，頻閃儀的閃光頻率滿足的條件是_______________________________________________________________. (2)實驗中觀察到水滴“固定不動”時的閃光頻率為30 Hz，某同學讀出其中比較遠的水滴到第一個水滴的距離如圖所示，根據(jù)數(shù)據(jù)測得當?shù)刂亓铀俣萭＝________ m/s2；第8個水滴此時的速度v8＝________ m/s.(結(jié)果都保留三位有效數(shù)字)

21、 (3)該實驗存在的系統(tǒng)誤差可能有(答出一條即可)_____________ ____________________________________________________________________. 【答案】(1)頻閃儀頻率等于水滴滴落的頻率　(2)9.72　2.27　(3)水滴滴落的頻率不恒定 【解析】(1)后一水滴經(jīng)過一個頻閃間隔運動到前一水滴的位置，可看到仿佛固定不動的一串水滴，即頻閃儀頻率等于水滴滴落的頻率時，水滴仿佛不動． (2)g＝＝ m/s2＝9.72 m/s2； v8＝＝ m/s≈2.27 m/s.(3)存在空氣阻力會對水滴的運動產(chǎn)生影響，水滴滴落的頻率不恒定也會對實驗產(chǎn)生影響．