實(shí)驗(yàn)一研究勻變速直線運(yùn)動(dòng) 實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ) 核心探究 實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)解讀實(shí)驗(yàn) 萃取精華 注意事項(xiàng)1 兩先兩后 實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先接通電源 后讓小車運(yùn)動(dòng) 實(shí)驗(yàn)完畢應(yīng)先斷開(kāi)電源后取紙帶 2 防止碰撞 在到達(dá)長(zhǎng)木板末端前應(yīng)讓小車停止運(yùn)動(dòng) 要防止鉤碼落地和小車與滑輪相撞 3 減小誤差 小車的加速度要適當(dāng)大些 可以減小長(zhǎng)度的測(cè)量誤差 加速度大小以能在約50cm的紙帶上清楚地取出6 7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜 4 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(guò)密或過(guò)疏 而導(dǎo)致誤差過(guò)大 仔細(xì)描點(diǎn)連線 不能連成折線 應(yīng)作一條直線 誤差分析1 使用刻度尺測(cè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離時(shí)有誤差 2 作v t圖像時(shí)出現(xiàn)作圖誤差 3 電源頻率不穩(wěn)定 造成打點(diǎn)的時(shí)間間隔不完全相同 4 長(zhǎng)木板粗糙程度不均勻 小車運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度有變化造成誤差 核心探究通法悟道 拓寬思路 探究點(diǎn)一基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn) 典例1 2016 天津卷 9 某同學(xué)利用圖示裝置研究小車的勻變速直線運(yùn)動(dòng) 1 實(shí)驗(yàn)中 必要的措施是 A 細(xì)線必須與長(zhǎng)木板平行B 先接通電源再釋放小車C 小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量D 平衡小車與長(zhǎng)木板間的摩擦力 解析 1 實(shí)驗(yàn)時(shí) 細(xì)線必須與長(zhǎng)木板平行 以減小實(shí)驗(yàn)的誤差 選項(xiàng)A正確 實(shí)驗(yàn)時(shí)要先接通電源再釋放小車 選項(xiàng)B正確 此實(shí)驗(yàn)中不需要考慮質(zhì)量與加速度的關(guān)系 故沒(méi)必要使小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量 選項(xiàng)C錯(cuò)誤 此實(shí)驗(yàn)中不需平衡小車與長(zhǎng)木板間的摩擦力 選項(xiàng)D錯(cuò)誤 答案 1 AB 2 他實(shí)驗(yàn)時(shí)將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到頻率為50Hz的交流電源上 得到一條紙帶 打出的部分計(jì)數(shù)點(diǎn)如圖所示 每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn) 圖中未畫(huà)出 s1 3 59cm s2 4 41cm s3 5 19cm s4 5 97cm s5 6 78cm s6 7 64cm 則小車的加速度a m s2 要求充分利用測(cè)量的數(shù)據(jù) 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打B點(diǎn)時(shí)小車的速度vB m s 結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字 答案 2 0 800 40 方法技巧 1 在利用長(zhǎng)木板打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí) 不需要滿足M m和平衡摩擦力 只要使小車做勻變速運(yùn)動(dòng)即可 2 凡是應(yīng)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)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 3 兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔由選擇的計(jì)時(shí)點(diǎn)個(gè)數(shù)而定 典例2 利用圖1所示的裝置可測(cè)量滑塊在斜面上運(yùn)動(dòng)的加速度 一斜面上安裝有兩個(gè)光電門(mén) 其中光電門(mén)乙固定在斜面上靠近底端處 光電門(mén)甲的位置可移動(dòng) 當(dāng)一帶有遮光片的滑塊自斜面上滑下時(shí) 與兩個(gè)光電門(mén)都相連的計(jì)時(shí)器可以顯示出遮光片從光電門(mén)甲至乙所用的時(shí)間t 改變光電門(mén)甲的位置進(jìn)行多次測(cè)量 每次都使滑塊從同一點(diǎn)由靜止開(kāi)始下滑 并用米尺測(cè)量甲 乙之間的距離x 記下相應(yīng)的t值 所得數(shù)據(jù)如下表所示 完成下列填空和作圖 1 若滑塊所受摩擦力為一常量 滑塊加速度的大小a 滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)乙時(shí)的瞬時(shí)速度vt 測(cè)量值x和t四個(gè)物理量之間所滿足的關(guān)系式是 2 根據(jù)表中給出的數(shù)據(jù) 在圖2給出的坐標(biāo)紙上畫(huà)出 t圖線 解析 2 描點(diǎn)并連線 如圖所示 答案 2 見(jiàn)解析 3 由所畫(huà)出的 t圖線 得出滑塊加速度的大小為a m s2 保留2位有效數(shù)字 答案 3 2 0 題組沖關(guān) 1 2018 甘肅蘭州模擬 1 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源為頻率50Hz的交流電源 實(shí)驗(yàn)時(shí)釋放紙帶與接通電源的先后順序是 解析 1 使用時(shí)應(yīng)先給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電 然后釋放紙帶 如果先放開(kāi)紙帶使其開(kāi)始運(yùn)動(dòng) 再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源 紙帶上可能有很長(zhǎng)一段打不上點(diǎn) 答案 1 先接通電源后釋放紙帶 2 某同學(xué)在使用上述打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度時(shí) 得到了幾條較為理想的紙帶 他已在每條紙帶上按每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn) 并依打點(diǎn)先后順序編號(hào)為0 1 2 3 4 5 由于不小心 幾條紙帶都被撕斷了 如圖所示 請(qǐng)根據(jù)給出的A B C D四段紙帶回答下列問(wèn)題 在B C D三段紙帶中 從紙帶A上撕下的那段應(yīng)該是 打紙帶A時(shí) 物體的加速度大小是m s2 答案 2 C0 60 2 2017 天津河西區(qū)期末 在做 研究勻變速直線運(yùn)動(dòng) 的實(shí)驗(yàn)時(shí) 某同學(xué)得到一條用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶如圖 甲 所示 并在其上取A B C D E F G7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn) 每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接周期為T(mén) 0 02s的交流電源 他經(jīng)過(guò)測(cè)量并計(jì)算得到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打B C D E F各點(diǎn)時(shí)物體的瞬時(shí)速度如下表 1 計(jì)算vF的表達(dá)式為vF 2 根據(jù) 1 中得到的數(shù)據(jù) 以A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻為t 0 試在圖 乙 所給坐標(biāo)系中作出v t圖像 并求物體的加速度a m s2 答案 2 v t圖像如解析圖所示0 413 3 如果當(dāng)時(shí)電網(wǎng)中交變電流的頻率是f 51Hz 而做實(shí)驗(yàn)的同學(xué)并不知道 那么加速度的測(cè)量值與實(shí)際值相比 填 偏大 偏小 或 不變 解析 3 如果在某次實(shí)驗(yàn)中 交流電源的頻率為51Hz 50Hz 則實(shí)際打點(diǎn)周期變小 計(jì)算時(shí)仍然用原值 因此由 x aT2得出的加速度值與實(shí)際的加速度值相比偏小 答案 3 偏小 探究點(diǎn)二創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn) 高考創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)例析 典例3 2017 全國(guó) 卷 22 某同學(xué)研究在固定斜面上運(yùn)動(dòng)物體的平均速度 瞬時(shí)速度和加速度之間的關(guān)系 使用的器材有 斜面 滑塊 長(zhǎng)度不同的矩形擋光片 光電計(jì)時(shí)器 完成下列填空 2 由圖 c 可求得vA cm s a cm s2 結(jié)果保留三位有效數(shù)字 創(chuàng)新 改進(jìn)點(diǎn)分析 1 裝置創(chuàng)新 更換滑塊上的擋光片 通過(guò)光電門(mén) 且釋放滑塊時(shí)擋光片前端位置相同 模擬創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)沖關(guān) 1 2018 無(wú)錫模擬 在暗室中用如圖 甲 所示裝置做 測(cè)定重力加速度 的實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)器材有 支架 漏斗 橡皮管 尖嘴玻璃管 螺絲夾子 接水鋁盒 一根熒光刻度的米尺 頻閃儀 具體實(shí)驗(yàn)步驟如下 在漏斗內(nèi)盛滿清水 旋松螺絲夾子 水滴會(huì)以一定的頻率一滴滴地落下 用頻閃儀發(fā)出的白閃光將水滴流照亮 由大到小逐漸調(diào)節(jié)頻閃儀的頻率直到第一次看到一串仿佛固定不動(dòng)的水滴 利用頻閃照相獲取下落水滴和豎直放置的米尺的照片 由豎直放置的米尺測(cè)得各個(gè)水滴所對(duì)應(yīng)的刻度 采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理 1 實(shí)驗(yàn)中看到空間有一串仿佛固定不動(dòng)的水滴時(shí) 頻閃儀的閃光頻率滿足的條件是 解析 1 后一水滴經(jīng)過(guò)一個(gè)頻閃間隔運(yùn)動(dòng)到前一水滴的位置 可看到一串仿佛固定不動(dòng)的水滴 即頻閃儀頻率等于水滴滴落的頻率時(shí) 水滴仿佛不動(dòng) 答案 見(jiàn)解析 2 實(shí)驗(yàn)中觀察到水滴 固定不動(dòng) 時(shí)的閃光頻率為30Hz 某同學(xué)讀出其中幾個(gè)比較遠(yuǎn)的水滴到第一個(gè)水滴的距離如圖 乙 所示 根據(jù)數(shù)據(jù)測(cè)得當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭 m s2 第8個(gè)水滴此時(shí)的速度v8 m s 結(jié)果都保留三位有效數(shù)字 答案 見(jiàn)解析 3 該實(shí)驗(yàn)存在的系統(tǒng)誤差可能有 答出一條即可 解析 3 存在空氣阻力對(duì)水滴的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生影響 水滴滴落的頻率不恒定也會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生影響 答案 見(jiàn)解析 創(chuàng)新 改進(jìn)點(diǎn)分析 1 裝置創(chuàng)新 利用漏斗滴水和閃光儀獲取水滴下落信息 2 方法創(chuàng)新 利用依次下落的水滴 通過(guò)調(diào)節(jié)頻閃儀的閃光頻率 看到水滴位置不動(dòng) 拍攝此時(shí)水滴及豎直放置的米尺照片 3 考查點(diǎn)創(chuàng)新 說(shuō)出閃光儀的閃光頻率滿足的條件 已知閃光頻率求照片上某點(diǎn)時(shí)水滴速度及重力加速度數(shù)值 2 2017 北京東城區(qū)期末 某興趣小組的同學(xué)們利用如圖 甲 所示的裝置 研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 他們將質(zhì)量為m1的物體1與質(zhì)量為m2的物體2 m1 m2 通過(guò)輕繩懸掛在定滑輪上 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在豎直方向上 物體1通過(guò)鐵夾與紙帶相連接 開(kāi)始時(shí)物體1與物體2均處于靜止?fàn)顟B(tài) 之后將它們同時(shí)釋放 圖 乙 所示為實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條點(diǎn)跡清晰的紙帶 O是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn) A B C D 是按打點(diǎn)先后順序依次選取的計(jì)數(shù)點(diǎn) 在相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源頻率為50Hz 1 相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為s 2 實(shí)驗(yàn)時(shí)要在接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之 填 前 或 后 釋放物體 解析 1 相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔t 5 0 10s 2 實(shí)驗(yàn)時(shí)要先接通電源 待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器穩(wěn)定后 再釋放物體 答案 1 0 10 2 后 3 將各計(jì)數(shù)點(diǎn)至O點(diǎn)的距離依次記為x1 x2 x3 x4 測(cè)得x2 1 60cm x4 6 40cm 請(qǐng)你計(jì)算打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下C點(diǎn)時(shí)物體的速度大小是m s 答案 3 0 24 4 同學(xué)們根據(jù)測(cè)出的物體1上升的高度x與相應(yīng)的時(shí)間t 描繪出如圖 丙 所示的x t2圖線 由此可以求出物體的加速度大小為m s2 答案 4 0 80 創(chuàng)新 改進(jìn)點(diǎn)分析 1 實(shí)驗(yàn)方案的創(chuàng)新 通過(guò)滑輪使紙帶豎直向上運(yùn)動(dòng) 2 數(shù)據(jù)處理的創(chuàng)新 由x t2圖線斜率的物理意義 計(jì)算運(yùn)動(dòng)的加速度