實(shí)驗(yàn)1研究勻變速直線運(yùn)動(dòng) 一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康木毩?xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 學(xué)會(huì)通過紙帶上的點(diǎn)研究物體的運(yùn)動(dòng)情況 二 實(shí)驗(yàn)器材電火花計(jì)時(shí)器 或電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 一端附有滑輪的長(zhǎng)木板 小車 紙帶 細(xì)繩 鉤碼 刻度尺 導(dǎo)線 電源 復(fù)寫紙片 三 實(shí)驗(yàn)原理1 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器原理 2 用 平均速度法 求速度 3 加速度的求解方法 2 圖象法 v t圖象的斜率即為加速度 四 實(shí)驗(yàn)步驟1 安裝實(shí)驗(yàn)裝置2 如圖所示把一條細(xì)繩拴在小車上 細(xì)繩繞過滑輪 下邊掛上合適的鉤碼 將紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 固定在小車的后面 3 把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處 先接通電源 后放開小車 換上新紙帶 重復(fù)三次 五 數(shù)據(jù)處理1 由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出v t圖象 1 選擇一條比較理想的紙帶 確定好計(jì)數(shù)點(diǎn) 2 求各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度填入表格中 3 根據(jù)表格中的v t數(shù)據(jù) 在直角坐標(biāo)系中描點(diǎn) 4 根據(jù)描點(diǎn)作一條直線 2 小車運(yùn)動(dòng)的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律 1 小車運(yùn)動(dòng)的v t圖象是一條傾斜的直線 如圖所示 可以得出結(jié)論 小車的速度隨時(shí)間均勻變化 2 既然小車的v t圖象是一條傾斜的直線 那么小車的速度隨時(shí)間均勻變化 六 注意事項(xiàng)1 平行 紙帶 細(xì)繩要和長(zhǎng)木板平行 2 靠近 釋放小車前 應(yīng)使小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置 3 先后順序 實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源 后釋放小車 一次實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)先斷開電源 后取下紙帶 4 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) 防止鉤碼落地和小車與滑輪碰撞 5 準(zhǔn)確作圖 七 誤差分析1 紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)摩擦不均勻 打點(diǎn)不穩(wěn)定引起誤差 2 計(jì)數(shù)點(diǎn)間距測(cè)量有偶然誤差 3 作圖有誤差 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 教材原型實(shí)驗(yàn)例1 2016 天津卷 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 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 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 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 答案 1 AB 2 0 800 40解析 由于相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)沒有畫出 故T 5 0 02s 0 10s 思維點(diǎn)撥注意不要把此實(shí)驗(yàn)與驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)相混淆 在驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)中 要求小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量和平衡小車與長(zhǎng)木板間的摩擦力 但在此實(shí)驗(yàn)中是不必要的 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)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(shí)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)及速度的測(cè)量方法 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 2 獲得加速度方法的改進(jìn)長(zhǎng)木板傾斜靠重力獲得加速度 如圖甲 乙所示靠重物的拉力獲得加速度 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 例2 2017 全國(guó)卷 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 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 實(shí)驗(yàn)步驟如下 如圖 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?duì)于斜面的位置 令滑塊從斜面上方由靜止開始下滑 當(dāng)滑塊上的擋光片經(jīng)過光電門時(shí) 用光電計(jì)時(shí)器測(cè)得光線被擋光片遮住的時(shí)間 t 將另一擋光片換到滑塊上 使滑塊上的擋光片前端與 中位置相同 令滑塊由靜止開始下滑 重復(fù)步驟 多次重復(fù)步驟 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 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(dá)光電門時(shí)滑塊的瞬時(shí)速度大小 則與vA a和 t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 解析 1 擋光片固定在滑塊上 滑塊和擋光片的速度相等 一起在固定斜面上做勻加速直線運(yùn)動(dòng) 滑塊在擋光片遮住光線的 t時(shí)間內(nèi) 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 思維點(diǎn)撥 1 根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求出擋光片通過光電門過程中中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度 結(jié)合時(shí)間公式求出與vA a和 t的關(guān)系式 2 結(jié)合與vA a和 t的關(guān)系式 通過圖線的斜率和截距求出vA和加速度的大小 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 例3 2017 全國(guó)卷 某探究小組為了研究小車在桌面上的直線運(yùn)動(dòng) 用自制 滴水計(jì)時(shí)器 計(jì)量時(shí)間 實(shí)驗(yàn)前 將該計(jì)時(shí)器固定在小車旁 如圖 a 所示 實(shí)驗(yàn)時(shí) 保持桌面水平 用手輕推一下小車 在小車運(yùn)動(dòng)過程中 滴水計(jì)時(shí)器等時(shí)間間隔地滴下小水滴 圖 b 記錄了桌面上連續(xù)的6個(gè)水滴的位置 已知滴水計(jì)時(shí)器每30s內(nèi)共滴下46個(gè)小水滴 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 1 由圖 b 可知 小車在桌面上是 填 從右向左 或 從左向右 運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng) 小車運(yùn)動(dòng)到圖 b 中A點(diǎn)位置時(shí)的速度大小為m s 加速度大小為m s2 結(jié)果均保留2位有效數(shù)字 答案 1 從右向左 2 0 190 037解析 1 輕推小車 由于阻力小車做減速運(yùn)動(dòng) 相同時(shí)間內(nèi)位移逐漸減小 故小車由右向左運(yùn)動(dòng) 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 思維點(diǎn)撥依據(jù)小車用手輕推一下 則做減速運(yùn)動(dòng) 結(jié)合各點(diǎn)間距 即可判定運(yùn)動(dòng)方向 根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式 x aT2可以求出加速度的大小 根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過程中的平均速度 可以求出打紙帶上A點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大小 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 例4在暗室中用如圖所示裝置做測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn) 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 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 一根帶熒光刻度的米尺 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 用豎直放置的米尺測(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 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 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)讀出其中比較遠(yuǎn)的水滴到第一個(gè)水滴的距離如下圖 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)果均保留三位有效數(shù)字 3 該實(shí)驗(yàn)存在的系統(tǒng)誤差可能有 答出一條即可 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 提示 頻閃的周期與相鄰兩滴水滴之間的時(shí)間間隔相等 答案 1 頻閃儀的閃光頻率等于水滴滴落的頻率 2 9 722 28 3 存在空氣阻力 或水滴滴落的頻率變化 解析 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頻閃儀頻率等于水滴滴落的頻率 由 x gT2和逐差法解得當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭 9 72m s2 該實(shí)驗(yàn)存在的系統(tǒng)誤差可能有存在空氣阻力 水滴滴落的頻率變化等 思維點(diǎn)撥實(shí)驗(yàn)步驟中 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 說明了什么呢 1 2016 海南卷 某同學(xué)利用圖 a 所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究物塊速度隨時(shí)間的變化 物塊放在桌面上 細(xì)繩的一端與物塊相連 另一端跨過滑輪掛上鉤碼 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌面左端 所用交流電源頻率為50Hz 紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連接在物塊上 啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 釋放物塊 物塊在鉤碼的作用下拖著紙帶運(yùn)動(dòng) 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶如圖 b 所示 圖中相鄰兩點(diǎn)間有4個(gè)點(diǎn)未畫出 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析 該同學(xué)認(rèn)為物塊的運(yùn)動(dòng)為勻加速運(yùn)動(dòng) 回答下列問題 1 在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出B點(diǎn)時(shí) 物塊的速度大小為m s 在打出D點(diǎn)時(shí) 物塊的速度大小為m s 保留兩位有效數(shù)字 2 物塊的加速度大小為m s2 保留兩位有效數(shù)字 答案 1 0 560 96 2 2 0 2 2017 蘇錫常鎮(zhèn)四市調(diào)研 某研究性學(xué)習(xí)小組用圖甲裝置來測(cè)定當(dāng)?shù)刂亓铀俣?主要操作如下 安裝實(shí)驗(yàn)器材 調(diào)節(jié)試管夾 小鐵球 光電門和紙杯在同一豎直線上 打開試管夾 由靜止釋放小鐵球 光電計(jì)時(shí)器記錄小鐵球在通過兩個(gè)光電門的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t 并用刻度尺 圖上未畫出 測(cè)量出兩個(gè)光電門之間的高度h 計(jì)算出小鐵球通過兩光電門間的平均速度v 保持光電門1的位置不變 改變光電門2的位置 重復(fù) 的操作 測(cè)出多組 h t 計(jì)算出對(duì)應(yīng)的平均速度v 畫出v t圖象 甲乙 請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn) 回答如下問題 1 設(shè)小鐵球到達(dá)光電門1時(shí)的速度為v0 當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間 則小鐵球通過兩光電門間平均速度v的表達(dá)式為 用v0 g和t表示 2 實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)如下表 請(qǐng)?jiān)趫D乙坐標(biāo)紙上畫出v t圖象 3 根據(jù)v t圖象 可以求得當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭 m s2 試管夾到光電門1的距離約為cm 以上結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字 答案 1 v v0 gt 2 見解析 3 9 76 0 解析 1 根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度 可得v v0 gt 2 描點(diǎn)畫圖 如圖所示 3 2018 山東泰安月考 現(xiàn)用頻閃照相方法來研究物塊的變速運(yùn)動(dòng) 在一小物塊沿斜面向下運(yùn)動(dòng)的過程中 用頻閃相機(jī)拍攝的不同時(shí)刻物塊的位置如圖所示 拍攝時(shí)頻閃頻率是10Hz 通過斜面上固定的刻度尺讀取的5個(gè)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(zhǎng)度s 數(shù)據(jù)如下表所示 重力加速度g取9 80m s2 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3位有效數(shù)字 2 因?yàn)?可知斜面是粗糙的 答案 1 4 30 2 物塊的加速度小于g 5 88m s2 或物塊的加速度小于物塊沿光滑斜面下滑的加速度 解析 1 頻閃照相中相鄰影像點(diǎn)的時(shí)間間隔相等 利用逐差法求物 4 2018 河南新鄉(xiāng)月考 某學(xué)習(xí)小組在研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中 用如圖所示的氣墊導(dǎo)軌裝置來測(cè)滑塊的加速度 由導(dǎo)軌標(biāo)尺可以測(cè)出兩個(gè)光電門之間的距離L 窄遮光板的寬度為d 窄遮光板依次通過兩個(gè)光電門的時(shí)間分別為t1 t2 1 通過兩個(gè)光電門的瞬時(shí)速度分別為v1 v2 在計(jì)算瞬時(shí)速度時(shí)應(yīng)用的物理方法是 選填 極限法 微元法 或 控制變量法 2 滑塊的加速度可以表示為a 用題中所給物理量表示 解析 1 由于遮光條通過光電門的時(shí)間極短 可以用平均速度表示瞬時(shí)速度 當(dāng)時(shí)間極短時(shí) 某段時(shí)間內(nèi)的平均速度可以代替瞬時(shí)速度 該思想是極限的思想方法 5 2018 遼寧沈陽(yáng)期中 某人用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究勻變速直線運(yùn)動(dòng) 安裝調(diào)整好實(shí)驗(yàn)器材后 讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng) 打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(cè)量的點(diǎn)開始 取幾個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn) 如圖乙中a b c d e點(diǎn) 測(cè)出x1 x2 x3 x4 結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)步驟 請(qǐng)你繼續(xù)完成下列任務(wù) 1 實(shí)驗(yàn)中 除打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 含紙帶 復(fù)寫紙 小車 一端附有滑輪的長(zhǎng)木板 細(xì)繩 鉤碼 導(dǎo)線及開關(guān)外 在下列器材中 必須使用的有 填選項(xiàng)前字母 A 電壓合適的50Hz交流電源B 電壓可調(diào)的直流電源C 秒表D 刻度尺E 天平F 重錘G 彈簧測(cè)力計(jì) 2 實(shí)驗(yàn)操作中 下列合理選項(xiàng)是 A 先通電 后釋放小車B 先釋放小車 后通電C 本實(shí)驗(yàn)需要墊高長(zhǎng)木板一端以平衡摩擦力D 本實(shí)驗(yàn)不需要墊高長(zhǎng)木板一端以平衡摩擦力 3 如果小車做勻加速運(yùn)動(dòng) 所得紙帶如圖乙所示 則x1 x2 x3的關(guān)系是 已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電源頻率為50Hz 刻度尺測(cè)得相鄰各點(diǎn)間的距離為x1 3 62cm x2 4 75cm x3 5 88cm x4 7 01cm 小車的加速度是m s2 計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字 4 如果實(shí)際電源頻率低于50Hz 則加速度的計(jì)算結(jié)果比實(shí)際 選填 偏大 不影響 或 偏小 答案 1 AD 2 AD 3 x2 x1 x3 x2 4 1 13m s2 5 偏大解析 1 本實(shí)驗(yàn)用到了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 那么就應(yīng)該配備交流電源 這樣才可以在紙帶上周期性的打點(diǎn) 又因?yàn)橐獪y(cè)量?jī)牲c(diǎn)之間的距離 所以還會(huì)用到測(cè)量工具即刻度尺 所以選AD 2 為了充分合理利用紙帶 應(yīng)該先打開電源 然后再釋放小車 因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)是研究勻變速直線運(yùn)動(dòng) 只要運(yùn)動(dòng)中加速度恒定即可 所以沒有必要平衡摩擦力 故選AD