2019年高考物理 考點(diǎn)一遍過(guò) 專題04 實(shí)驗(yàn)：研究勻變速直線運(yùn)動(dòng).doc
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2019年高考物理 考點(diǎn)一遍過(guò) 專題04 實(shí)驗(yàn)：研究勻變速直線運(yùn)動(dòng) 一、實(shí)驗(yàn)中紙帶的處理方法 1．判定物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì) （1）若紙帶上各相鄰點(diǎn)間距相等，則物體做勻速運(yùn)動(dòng)。 （2）若相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為T，計(jì)算各個(gè)連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)位移的差Δx，若Δx=aT2（恒量），則物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。 2．某點(diǎn)瞬時(shí)速度的計(jì)算 根據(jù)在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于該段時(shí)間中點(diǎn)時(shí)刻的瞬時(shí)速度：vn=，即n點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于（n–1）點(diǎn)和（n+1）點(diǎn)間的平均速度。 3．加速度的計(jì)算：一般有兩種方法 （1）利用“逐差法”求加速度 由于物體做勻變速運(yùn)動(dòng)，所以滿足在連續(xù)相等的時(shí)間間隔內(nèi)位移差相等，即Δx=aT2，可得a=。但利用一個(gè)Δx求得的加速度偶然誤差太大，為了減小實(shí)驗(yàn)中的偶然誤差，分析紙帶時(shí)，紙帶上的各段位移最好都用上，方法如下： （a）如圖所示，若為偶數(shù)段，設(shè)為6段，則，，，然后取平均值，即 或由直接求得； （b）若為奇數(shù)段，則中間段往往不用，如5段，則不用第三段，則，，然后取平均值，即；或去掉一段變?yōu)榕紨?shù)段由； （2）先求出第n點(diǎn)時(shí)紙帶的瞬時(shí)速度（一般要5點(diǎn)以上），然后作出v–t圖象，用v–t圖象的斜率求物體運(yùn)動(dòng)的加速度。 二、實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng) （1）平行：紙帶、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(dòng)；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(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相撞。 （4）減小誤差：小車的加速度宜適當(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50 cm的紙帶上清楚地取出6~7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜。 a．作出速度—時(shí)間圖象，通過(guò)圖象的斜率求解物體的加速度； b．剪下相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的紙帶緊排在一起求解加速度。 三、依據(jù)紙帶判斷物體是否做勻變速運(yùn)動(dòng)的方法 （1）x1、x2、x3…xn是相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離。 （2）Δx是兩個(gè)連續(xù)相等的時(shí)間里的位移差：Δx1=x2–x1，Δx2=x3–x2…。 （3）T是相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔：T=0.02n（打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的頻率為50 Hz，n為兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間計(jì)時(shí)點(diǎn)的間隔數(shù)）。 （4）Δx=aT2，因?yàn)門是恒量，做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的小車的加速度a也為恒量，所以Δx必然是個(gè)恒量。這表明：只要小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，它在任意兩個(gè)連續(xù)相等的時(shí)間里的位移之差就一定相等。 （xx高三理綜物理最新信息卷）實(shí)驗(yàn)小組采用如圖甲所示實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量木塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)μ，提供的器材有：帶定滑輪的長(zhǎng)木板，有凹槽的木塊，質(zhì)量為20 g的鉤碼若干，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，電源，紙帶，細(xì)線等。實(shí)驗(yàn)中將部分鉤碼懸掛在細(xì)線下，剩余的鉤碼放在木塊的凹槽中，保持長(zhǎng)木板水平，利用打出的紙帶測(cè)量木塊的加速度。 (1)正確進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，得到一條紙帶，從某個(gè)清晰的打點(diǎn)開始，依次標(biāo)注0、1、2、3、4、5、6，分別測(cè)出位置0到位置3、位置6間的距離，如圖乙所示。已知打點(diǎn)周期T=0.02 s，則木塊的加速度a=__。 (2)將木塊凹槽中的鉤碼逐個(gè)添加到細(xì)線下端，改變懸掛鉤碼的總質(zhì)量m，測(cè)得相應(yīng)的加速度a，作出a–m圖象如圖丙所示。已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣?，則木塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)μ=________。(保留兩位有效數(shù)字) (3)實(shí)驗(yàn)中________(選填“需要”或“不需要”)滿足懸掛鉤碼總質(zhì)量遠(yuǎn)小于木塊和槽中鉤碼總質(zhì)量。 【參考答案】（1）3.33 （2）0.34 （3）不需要 (3)實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有采用細(xì)線拉力等于重力，所以不需要滿足懸掛鉤碼總質(zhì)量遠(yuǎn)小于木塊和槽中鉤碼總質(zhì)量。 1．利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究勻變速運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，接通電源與釋放紙帶（或物體），這兩個(gè)操作時(shí)刻的關(guān)系應(yīng)當(dāng)是 A．先接通電源，后釋放紙帶 B．先釋放紙帶，后接通電源 C．釋放紙帶的同時(shí)接通電源 D．先接通電源或先釋放紙帶都可以 【答案】A 【解析】因?yàn)檎麄€(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程非常短暫，如果先釋放紙帶后接通電源，則在紙帶上打出的點(diǎn)跡非常少，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生較大的誤差；同時(shí)先打點(diǎn)再釋放紙帶，可以使打點(diǎn)穩(wěn)定，提高紙帶利用率，可以使紙帶上打滿點(diǎn)，故A正確。 如圖是某同學(xué)在做勻變速直線運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中獲得的一條紙帶。 （1）已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50 Hz，則紙帶上打相鄰兩點(diǎn)的時(shí)間間隔為________s。 （2）A、B、C、D是紙帶上四個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，每?jī)蓚€(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫出。從圖中讀出A、B兩點(diǎn)間距x=________cm；C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度是____________m/s。 【參考答案】（1）0.02 （2）0.70 0.10 【名師點(diǎn)睛】要提高應(yīng)用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的能力，在平時(shí)練習(xí)中要加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的理解與應(yīng)用。 1．（xx山東實(shí)驗(yàn)中學(xué)）某實(shí)驗(yàn)小組計(jì)劃做“探究滑塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)”實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示 (1)某同學(xué)打出了所示的一條紙帶，每?jī)牲c(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫出來(lái)，紙帶上的數(shù)字為相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源頻率為50 Hz，該滑塊做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度a=___________m／s2，(結(jié)果保留3位有效數(shù)字) (2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，作出的小車加速度a與傳感器示數(shù)F的關(guān)系圖像如圖3所示，則滑塊和滑輪的總質(zhì)量為__________kg。滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為___________(g=10 m／s2)(結(jié)果均保留1位有效數(shù)字) 【答案】（1）1.95 （2）0.5 0.2 1．（1）關(guān)于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用，下列說(shuō)法中正確的是 A．電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是4~6 V的直流電源 B．在使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，先讓物體運(yùn)動(dòng)，后接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源 C．使用的電源頻率越高，打點(diǎn)的時(shí)間間隔就越小 D．紙帶上打的點(diǎn)越密，說(shuō)明物體運(yùn)動(dòng)得越快 （2）在研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中電源頻率為50 Hz，如圖所示為一次記錄小車運(yùn)動(dòng)情況的紙帶，圖中A、B、C、D、E為相鄰的記數(shù)點(diǎn)，相鄰記數(shù)點(diǎn)間有4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)未標(biāo)出，設(shè)A點(diǎn)為計(jì)時(shí)起點(diǎn) ①BE間的平均速度= m/s。 ②C點(diǎn)的瞬時(shí)速度vC= m/s。 ③小車的加速度a= m/s2。 2．利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究小車的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律。其中交變電流的頻率為50 Hz，如圖給出了該次實(shí)驗(yàn)中，從A點(diǎn)開始，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的紙帶，其中A、B、C、D、E、F、G都為計(jì)數(shù)點(diǎn)。測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到A點(diǎn)的距離分別為:d1=1.40 cm，d2=3.29 cm，d3=5.69 cm，d4=8.59 cm，d5=12.00 cm，d6=15.90 cm。 （1）如果該紙帶A端與小車相連，則小車的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)? （選填“A→B”或“B→A”），且小車做 （填“勻加速”“勻減速”或“變加速”）直線運(yùn)動(dòng)。 （2）在打計(jì)數(shù)點(diǎn)F時(shí)，小車運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度為vF= m/s，小車的加速度大小為a= m/s2。 （本小題計(jì)算結(jié)果數(shù)值均保留兩位有效數(shù)字） （3）如果當(dāng)時(shí)電網(wǎng)中交變電流的電壓略偏小，但仍然穩(wěn)定。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 （選填“偏大”“偏小”或“不變”）。 3．（xx廣東佛山順德區(qū)）某同學(xué)利用自由落體運(yùn)動(dòng)來(lái)研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置。實(shí)驗(yàn)中將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在豎直方向上，質(zhì)量為m1的物體A與質(zhì)量為m2的物體B（m1下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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